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JP7258607B2 - Active materials, electrodes, secondary batteries, battery packs and vehicles - Google Patents
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Description

本発明の実施形態は、活物質、電極、二次電池、電池パック及び車両に関する。 TECHNICAL FIELD Embodiments of the present invention relate to active materials, electrodes, secondary batteries, battery packs, and vehicles.

リチウムイオンを吸蔵放出する黒鉛質材料や炭素質材料を負極に用いた非水電解質電池は、高エネルギー密度な携帯機器用電池として商品化されている。近年、電池のエネルギー密度をさらに向上させるため、正極活物質としてLiCoO2及びLiMnに替わってLiNiCoAl1-a-bやLiNiCoMn1-a-bなどのNiを含有したリチウム金属酸化物の実用化が進められている。 Non-aqueous electrolyte batteries using a negative electrode made of a graphite material or a carbonaceous material that absorbs and releases lithium ions have been commercialized as high-energy-density batteries for portable devices. In recent years, LiNi a Co b Al 1-ab O 2 and LiNi a Co b Mn 1-ab O 2 and LiNi a Co b Mn 1-ab O have been used as cathode active materials in place of LiCoO 2 and LiMn 2 O 4 in order to further improve the energy density of batteries. 2 and other Ni-containing lithium metal oxides are being put to practical use.

一方、自動車、電車などの車に搭載する場合、高温環境下での貯蔵性能、サイクル性能、高出力の長期信頼性などから、正極、負極の構成材料には、化学的、電気化学的な安定性、強度、耐腐食性の優れた材料が求められる。さらに、正極、負極の構成材料には、寒冷地での高い性能、低温環境下(-40℃)での高出力性能、及び、長寿命性能が要求されている。一方、非水電解質として安全性能向上の観点から不揮発性、不燃性電解液の開発が進められているが、出力特性、低温性能、長寿命性能の低下を伴うことからいまだ実用化されていない。 On the other hand, when it is installed in vehicles such as automobiles and trains, it must be chemically and electrochemically stable for the constituent materials of the positive electrode and negative electrode because of storage performance in high-temperature environments, cycle performance, and long-term reliability of high output. Materials with excellent properties, strength, and corrosion resistance are required. Furthermore, materials for the positive and negative electrodes are required to have high performance in cold climates, high output performance in a low temperature environment (−40° C.), and long life performance. On the other hand, as a non-aqueous electrolyte, development of non-volatile and non-flammable electrolyte solutions is progressing from the viewpoint of improving safety performance, but it has not been put into practical use yet due to deterioration of output characteristics, low temperature performance and long life performance.

以上説明した通り、リチウムイオン電池を車などに搭載するためには、高温耐久性、サイクル寿命、安全性、出力性能が課題となっている。 As explained above, high-temperature durability, cycle life, safety, and output performance are issues to be addressed in order to install lithium-ion batteries in vehicles.

黒鉛質材料や炭素質材料の負極に代わって、TiOやLiTi12などのチタン酸化物を負極として用いることで、電池の寿命性能や安全性が改善されるものの、エネルギー密度が低下する。電池のエネルギー密度の低下は、チタン酸化物の負極電位(vs.Li)が約1.5Vと高く電池電圧が低下することと、負極容量が小さいためである。そのため、電池容量を増大するためには高容量で出力性能と寿命性能に優れたチタン系酸化物が必要である。 By using a titanium oxide such as TiO 2 or Li 4 Ti 5 O 12 as the negative electrode instead of a graphite material or a carbonaceous material, the life performance and safety of the battery are improved, but the energy density is low. descend. The decrease in the energy density of the battery is due to the fact that the negative electrode potential (vs. Li) of the titanium oxide is as high as about 1.5 V, the battery voltage is lowered, and the negative electrode capacity is small. Therefore, in order to increase the battery capacity, a titanium-based oxide having a high capacity and excellent output performance and life performance is required.

特開2010-287496号公報JP 2010-287496 A US2012/0052401A1 米国公開公報US2012/0052401A1 US publication

実施形態は、大電流性能とサイクル寿命性能に優れた電極及び二次電池、これらを実現することが可能な活物質、該二次電池を含む電池パック及び車両を提供することを目的とする。 An object of the embodiments is to provide an electrode and a secondary battery that are excellent in large current performance and cycle life performance, an active material capable of realizing these, a battery pack and a vehicle that include the secondary battery.

実施形態によれば、Liイオンを吸蔵放出することが可能な単斜晶型のニオブチタン複合酸化物粒子と、ニオブチタン複合酸化物粒子の表面の少なくとも一部を被覆する炭素繊維とを含む、活物質が提供される。単斜晶型のニオブチタン複合酸化物粒子は下記(1)式を満たす。単斜晶型のニオブチタン複合酸化物粒子の平均一次粒子径が0.05μm以上2μm以下の範囲である。炭素繊維は、Fe、Co及びNiからなる群から選択される1種類以上の金属元素を含有する。炭素繊維は、下記(2)式を満たす。また、炭素繊維の平均繊維径は5nm以上100nm以下の範囲である。 According to an embodiment, an active material comprising monoclinic niobium-titanium composite oxide particles capable of intercalating and deintercalating Li ions, and carbon fibers covering at least part of the surfaces of the niobium-titanium composite oxide particles. is provided. The monoclinic niobium-titanium composite oxide particles satisfy the following formula (1). The average primary particle size of the monoclinic niobium-titanium composite oxide particles is in the range of 0.05 μm or more and 2 μm or less. Carbon fibers contain one or more metal elements selected from the group consisting of Fe, Co and Ni. The carbon fiber satisfies the following formula (2). Also, the average fiber diameter of the carbon fibers is in the range of 5 nm or more and 100 nm or less.

1.5≦(α/β)≦2.5 (1)
1/10000≦(γ/σ)≦1/100 (2)
但し、αは単斜晶型のニオブチタン複合酸化物粒子のNbのモル数で、βは単斜晶型のニオブチタン複合酸化物粒子のTiのモル数で、γは炭素繊維中の金属元素の重量で、σは炭素繊維の炭素重量である。
1.5≦(α/β)≦2.5 (1)
1/10000≤(γ/σ)≤1/100 (2)
where α is the number of moles of Nb in the monoclinic niobium-titanium composite oxide particles, β is the number of moles of Ti in the monoclinic niobium-titanium composite oxide particles, and γ is the number of moles of all metal elements in the carbon fiber. In weight, σ is the carbon weight of the carbon fiber.

また、実施形態によれば、実施形態に係る活物質を含む電極が提供される。 Further, according to embodiments, there is provided an electrode including an active material according to embodiments.

さらに、実施形態によれば、正極と、実施形態に係る活物質を含む負極と、非水電解質とを含む、二次電池が提供される。 Furthermore, according to the embodiment, there is provided a secondary battery including a positive electrode, a negative electrode containing the active material according to the embodiment, and a non-aqueous electrolyte.

さらに、実施形態によれば、実施形態に係る二次電池を含む電池パックが提供される。 Furthermore, according to the embodiment, a battery pack including the secondary battery according to the embodiment is provided.

また、実施形態によれば、実施形態に係る電池パックを含む車両が提供される。 Moreover, according to the embodiment, a vehicle including the battery pack according to the embodiment is provided.

実施形態の二次電池の部分切欠断面図。FIG. 2 is a partially cutaway cross-sectional view of the secondary battery of the embodiment; 図1の電池についての側面図。FIG. 2 is a side view of the battery of FIG. 1; 実施形態の二次電池を端子延出方向と垂直な方向に切断した断面図。FIG. 2 is a cross-sectional view of the secondary battery of the embodiment cut in a direction perpendicular to the extending direction of the terminals; 図3のA部の拡大断面図。FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view of part A in FIG. 3 ; 実施形態の二次電池を含む組電池の一例を示す斜視図。The perspective view which shows an example of the assembled battery containing the secondary battery of embodiment. 実施形態の電池パックの分解斜視図。1 is an exploded perspective view of a battery pack according to an embodiment; FIG. 図6の電池パックの電気回路を示すブロック図。FIG. 7 is a block diagram showing an electric circuit of the battery pack of FIG. 6; 実施形態の二次電池が搭載された車両の例を示す模式図。1 is a schematic diagram showing an example of a vehicle equipped with a secondary battery according to an embodiment; FIG. 実施形態に係る車両の他の例を概略的に示した図。The figure which showed roughly the other example of the vehicle which concerns on embodiment. 実施例1の活物質の走査電子顕微鏡写真を示す図。FIG. 2 shows a scanning electron micrograph of the active material of Example 1; 実施例1の活物質の走査電子顕微鏡写真を示す図。FIG. 2 shows a scanning electron micrograph of the active material of Example 1;

[第1の実施形態]
実施形態によれば、Liイオンを吸蔵放出することが可能な単斜晶型のニオブチタン複合酸化物粒子と、単斜晶型のニオブチタン複合酸化物粒子の表面の少なくとも一部を被覆する炭素繊維とを含む活物質が提供される。単斜晶型のニオブチタン複合酸化物粒子は下記(1)式を満たす。単斜晶型のニオブチタン複合酸化物粒子の平均一次粒子径が0.05μm以上2μm以下である。炭素繊維は、Fe、Co及びNiからなる群から選択される1種類以上の金属元素を含有し、かつ下記(2)式を満たす。炭素繊維の平均繊維径は5nm以上100nm以下の範囲である。
[First Embodiment]
According to the embodiment, monoclinic niobium-titanium composite oxide particles capable of occluding and releasing Li ions, and carbon fibers covering at least part of the surface of the monoclinic niobium-titanium composite oxide particles. Provided is an active material comprising: The monoclinic niobium-titanium composite oxide particles satisfy the following formula (1). The monoclinic niobium-titanium composite oxide particles have an average primary particle size of 0.05 μm or more and 2 μm or less. The carbon fiber contains one or more metal elements selected from the group consisting of Fe, Co and Ni, and satisfies the following formula (2). The average fiber diameter of carbon fibers is in the range of 5 nm or more and 100 nm or less.

1.5≦(α/β)≦2.5 (1)
1/10000≦(γ/σ)≦1/100 (2)
但し、αはニオブチタン複合酸化物粒子のNbのモル数で、βはニオブチタン複合酸化物粒子のTiのモル数で、γは炭素繊維中の金属元素の重量で、σは炭素繊維の炭素重量である。
1.5≦(α/β)≦2.5 (1)
1/10000≤(γ/σ)≤1/100 (2)
where α is the number of moles of Nb in the niobium-titanium composite oxide particles, β is the number of moles of Ti in the niobium-titanium composite oxide particles, γ is the weight of all metal elements in the carbon fiber, and σ is the weight of carbon in the carbon fiber. is.

上記炭素繊維は、ニオブチタン複合酸化物粒子の表面に分散しやすいため、ニオブチタン複合酸化物粒子の表面に均一に分散して表面を被覆する。その結果、電極抵抗が低下する。また、上記ニオブチタン複合酸化物は、充電容量を増大させるためにリチウム吸蔵量を多くすると、体積変化が大きくなる。実施形態の活物質は、リチウムイオンの吸蔵放出に伴う体積膨張収縮が繰り返されても炭素繊維の被覆による電子伝導のネットワークの効果を維持することができる。以上の結果、電池のレート性能とサイクル寿命性能が大幅に改善される。 Since the carbon fibers easily disperse on the surfaces of the niobium-titanium composite oxide particles, the carbon fibers are uniformly dispersed on the surfaces of the niobium-titanium composite oxide particles to coat the surfaces. As a result, the electrode resistance is lowered. In addition, the niobium-titanium composite oxide undergoes a large volume change when the lithium storage capacity is increased in order to increase the charge capacity. The active material of the embodiment can maintain the effect of the electron conduction network due to the carbon fiber coating even when the volume expansion and contraction due to the absorption and desorption of lithium ions is repeated. As a result, the rate performance and cycle life performance of the battery are significantly improved.

なお、炭素繊維中の金属元素は、高電位に晒されると電解質中に溶出するが、ニオブチタン複合酸化物のリチウムイオン吸蔵放出電位(1.5V(vs.Li/Li)付近)では電極やセパレータに析出しないため、内部短絡を誘発する恐れがない。 The metal elements in the carbon fiber are eluted into the electrolyte when exposed to a high potential. Since it does not deposit on the separator, there is no risk of inducing an internal short circuit.

ニオブチタン複合酸化物粒子は、LiTiMNb2±y7±z(0≦x≦5、0≦y≦0.5、-0.3≦z≦0.3、0≦w≦0.01、MはTi及びNb以外の少なくとも一種類の金属)で表される単斜晶型のニオブチタン複合酸化物を含むことが望ましい。このニオブチタン複合酸化物粒子であることで、炭素繊維との混合により均一な分散と表面被覆が容易となり、電極内の電子伝導ネットワークが均一となりレート性能とサイクル寿命性能が大幅に向上する。 The niobium-titanium composite oxide particles are Li x TiM w Nb 2±y O 7±z (0≦x≦5, 0≦y≦0.5, −0.3≦z≦0.3, 0≦w≦0 .01, and M is at least one kind of metal other than Ti and Nb). The niobium-titanium composite oxide particles are mixed with carbon fibers to facilitate uniform dispersion and surface coating, resulting in a uniform electron conduction network in the electrode and a significant improvement in rate performance and cycle life performance.

また、Mは、K及びTaよりなる群から選ばれる少なくとも一種の金属元素を含むことが望ましい。K、Taなどの金属元素は、フラックスとして機能するため、低温熱処理によるニオブチタン複合酸化物の合成が可能となる。その結果、粒状粒子が得られやすくなる。合成時の熱処理温度が高いと、結晶成長が促進され粒子形状が棒状となる。棒状粒子は、充放電サイクルに伴う膨張収縮により割れが発生しやすい。その結果、電極において電子伝導のネットワークが遮断されてサイクル寿命が低下する可能性がある。0≦w≦0.01の適量範囲にすることで、ニオブチタン複合酸化物粒子を粒状形状とすることができ、かつ炭素繊維による表面被覆によって電子伝導のネットワークを維持することが可能となるため、サイクル寿命性能と放電レート性能は大幅に向上することができる。 Also, M preferably contains at least one metal element selected from the group consisting of K and Ta. Since metal elements such as K and Ta function as fluxes, it is possible to synthesize a niobium-titanium composite oxide by low-temperature heat treatment. As a result, it becomes easier to obtain granular particles. If the heat treatment temperature during synthesis is high, crystal growth is promoted and the particle shape becomes rod-like. Rod-shaped particles tend to crack due to expansion and contraction associated with charge-discharge cycles. As a result, the electronic conduction network may be interrupted in the electrode and the cycle life may be reduced. By setting the amount in the appropriate range of 0≦w≦0.01, the niobium-titanium composite oxide particles can be made into a granular shape, and the electron conduction network can be maintained by the surface coating with carbon fibers. Cycle life performance and discharge rate performance can be significantly improved.

wは(3)式:0.001≦w≦0.005を満たすことが望ましい。これにより、元素Mによる副反応を抑えつつ、リチウムイオンの吸蔵放出に伴う粒子の割れによる電子伝導のネットワークの崩壊を抑制することができる。 w preferably satisfies the formula (3): 0.001≤w≤0.005. As a result, side reactions caused by the element M can be suppressed, and collapse of the electronic conduction network due to cracking of particles accompanying the absorption and release of lithium ions can be suppressed.

(2)式の(γ/σ)の値は、(4)式;1.5/10000≦(γ/σ)≦1/1000を満たすことが望ましい。これにより、活物質粒子間の電子伝導のネットワークが良好となるため、サイクル寿命性能と放電レート性能が向上する。 The value of (γ/σ) in formula (2) preferably satisfies formula (4): 1.5/10000≦(γ/σ)≦1/1000. This improves the electron conduction network between the active material particles, thereby improving the cycle life performance and the discharge rate performance.

(3)式及び(4)式を満たすことにより、活物質粒子間の電子伝導のネットワークがさらに良好となるため、サイクル寿命性能と放電レート性能が向上する効果が大きくなる。 By satisfying the formulas (3) and (4), the electron conduction network between the active material particles is further improved, so that the effect of improving the cycle life performance and the discharge rate performance is increased.

以下、活物質について詳細に説明する。 The active material will be described in detail below.

単斜晶型のニオブチタン複合酸化物粒子は、(1)式;1.5≦(α/β)≦2.5を満たす。ここで、αはニオブチタン複合酸化物粒子のNbのモル数で、βはニオブチタン複合酸化物粒子のTiのモル数である。(α/β)が大きい方が活物質の容量を向上できる反面、ニオブチタン複合酸化物の電子伝導性が低下する。電子伝導性が良好で、かつ高容量を得るため、(α/β)の値が(1)式の範囲内であることが望ましい。(α/β)は0.8≦(α/β)≦1.9にすることが望ましい。この範囲であると、単斜晶型のLiTiNb、NaTiNbの他にチタン酸化物相(例えばルチル型TiO、TiOなど)を含むニオブチタン複合酸化物となるため、複合酸化物の電子伝導性が向上し、大電流放電性能に優れる。 The monoclinic niobium-titanium composite oxide particles satisfy the formula (1): 1.5≦(α/β)≦2.5. Here, α is the number of moles of Nb in the niobium-titanium composite oxide particles, and β is the number of moles of Ti in the niobium-titanium composite oxide particles. A larger (α/β) can improve the capacity of the active material, but reduces the electronic conductivity of the niobium-titanium composite oxide. In order to obtain good electronic conductivity and high capacity, it is desirable that the value of (α/β) is within the range of formula (1). (α/β) is preferably 0.8≦(α/β)≦1.9. Within this range, a niobium-titanium composite oxide containing monoclinic Li x TiNb 2 O 7 and Na x TiNb 2 O 7 as well as a titanium oxide phase (e.g., rutile TiO 2 , TiO, etc.) is obtained. , The electron conductivity of the composite oxide is improved, and the large current discharge performance is excellent.

単斜晶型のニオブチタン複合酸化物粒子は、一次粒子であっても、一次粒子が凝集した二次粒子であっても良い。一次粒子であることが好ましい。ニオブチタン複合酸化物粒子に対して炭素繊維がより均一に分散するからである。 The monoclinic niobium-titanium composite oxide particles may be primary particles or secondary particles obtained by agglomeration of primary particles. Primary particles are preferred. This is because the carbon fibers are more uniformly dispersed in the niobium-titanium composite oxide particles.

単斜晶型のニオブチタン複合酸化物粒子の平均一次粒子径は0.05μm以上2μm以下の範囲であることが望ましい。この粒子サイズにすることにより、粒子内のLiイオンやNaイオンの拡散に伴う抵抗が小さくなり、大電流放電性能と急速充電性能が大幅に向上する。平均一次粒子径を0.05μm以上にすることにより、高い結晶性が得られるため、高容量を得ることができる。平均一次粒子径のより好ましい下限値は0.1μmである。ニオブチタン複合酸化物粒子の平均一次粒子径は、0.5μm以下にすることがより好ましい。なお、一次粒子径は、粒子の直径であり得る。 The average primary particle size of the monoclinic niobium-titanium composite oxide particles is preferably in the range of 0.05 μm or more and 2 μm or less. This particle size reduces the resistance associated with the diffusion of Li ions and Na ions in the particles, greatly improving the large current discharge performance and the rapid charge performance. By setting the average primary particle size to 0.05 μm or more, high crystallinity can be obtained, and thus high capacity can be obtained. A more preferable lower limit of the average primary particle size is 0.1 μm. More preferably, the average primary particle size of the niobium-titanium composite oxide particles is 0.5 μm or less. In addition, the primary particle size may be the diameter of a particle.

ニオブチタン複合酸化物粒子の平均一次粒子径は、例えば、以下の方法で測定される。レーザー回折式分布測定装置(株式会社島津製作所 レーザー回折式粒度分布測定装置SALD-300)を用い、まず、ビーカーに試料を約0.1gと界面活性剤と1~2mLの蒸留水を添加して十分に攪拌した後、攪拌水槽に注入し、2秒間隔で64回光度分布を測定し、粒度分布データを解析するという方法にて測定する。平均一次粒子径は、ニオブチタン複合酸化物粒子から炭素繊維を分離した後に測定される。分離方法は後述する。 The average primary particle size of the niobium-titanium composite oxide particles is measured, for example, by the following method. Using a laser diffraction distribution measuring device (Shimadzu Corporation laser diffraction particle size distribution measuring device SALD-300), first, about 0.1 g of a sample, a surfactant, and 1 to 2 mL of distilled water are added to a beaker. After sufficiently stirring, the mixture is poured into a stirring water tank, the light intensity distribution is measured 64 times at intervals of 2 seconds, and the particle size distribution data is analyzed. The average primary particle size is measured after separating the carbon fibers from the niobium-titanium composite oxide particles. The separation method will be described later.

単斜晶型のニオブチタン複合酸化物は、LiTiMNb2±y7±z(0≦x≦5、0≦y≦0.5、-0.3≦z≦0.3、0≦w≦0.01、MはTi及びNb以外の少なくとも一種類の金属)で表されることが望ましい。 The monoclinic niobium-titanium composite oxide is Li x TiM w Nb 2±yO 7±z (0≦x≦5, 0≦y≦0.5, −0.3≦z≦0.3, 0 ≦w≦0.01, and M is at least one kind of metal other than Ti and Nb).

単斜晶型のニオブチタン複合酸化物のLi量xは、充放電でのリチウムイオンの吸蔵放出により変動し得る。また、単斜晶型のニオブチタン複合酸化物は、合成時にリチウムを含有していなくても良い。また、合成時にリチウムを含まない単斜晶型のニオブチタン複合酸化物は、充放電におけるリチウムイオンの吸蔵放出によりリチウムが貯蔵され得る。 The Li amount x of the monoclinic niobium-titanium composite oxide may vary depending on the intercalation and deintercalation of lithium ions during charging and discharging. Moreover, the monoclinic niobium-titanium composite oxide does not have to contain lithium at the time of synthesis. Further, a monoclinic niobium-titanium composite oxide that does not contain lithium at the time of synthesis can store lithium through intercalation and deintercalation of lithium ions during charging and discharging.

Mの例には、K及びTaよりなる群から選ばれる少なくとも一種の金属元素が含まれる。K、Taなどの金属元素は、フラックスとして機能するため、低温熱処理によるニオブチタン複合酸化物の合成が可能となる。その結果、粒状粒子が得られやすくなる。0≦w≦0.01の適量範囲にすることで、ニオブチタン複合酸化物粒子を粒状形状とすることができ、かつ炭素繊維による表面被覆によって電子伝導のネットワークを維持することが可能となるため、サイクル寿命性能と放電レート性能は大幅に向上することができる。wは(3)式:0.001≦w≦0.005を満たすことが望ましい。これにより、元素Mによる副反応を抑えつつ、リチウムイオンの吸蔵放出に伴う粒子の割れによる電子伝導のネットワークの崩壊を抑制することができる。 Examples of M include at least one metal element selected from the group consisting of K and Ta. Since metal elements such as K and Ta function as fluxes, it is possible to synthesize a niobium-titanium composite oxide by low-temperature heat treatment. As a result, it becomes easier to obtain granular particles. By setting the amount in the appropriate range of 0≦w≦0.01, the niobium-titanium composite oxide particles can be made into a granular shape, and the electron conduction network can be maintained by the surface coating with carbon fibers. Cycle life performance and discharge rate performance can be significantly improved. w preferably satisfies the formula (3): 0.001≤w≤0.005. As a result, side reactions caused by the element M can be suppressed, and collapse of the electronic conduction network due to cracking of particles accompanying the absorption and release of lithium ions can be suppressed.

yは0以上0.5以下の範囲である。この範囲を超えると、固溶限界を超えて相分離するため、電極容量が低下する虞がある。より好ましい範囲は0.05≦y≦0.2である。 y ranges from 0 to 0.5. If this range is exceeded, the electrode capacity may decrease due to phase separation exceeding the solid solubility limit. A more preferable range is 0.05≤y≤0.2.

zは単斜晶型ニオブチタン複合酸化物の還元状態によって変動する。zが-0.3を超えているものは、ニオブがあらかじめ還元されていて電極性能が低下するうえ、相分離する恐れがある。一方、z=+0.3までは測定誤差の範囲である。 z varies depending on the reduction state of the monoclinic niobium-titanium composite oxide. If z exceeds −0.3, niobium is reduced in advance, resulting in deterioration of electrode performance and possible phase separation. On the other hand, z=+0.3 is within the range of measurement error.

単斜晶型ニオブチタン複合酸化物は、Mg,Al、V、Fe,Mo,Sn及びWからなる群から選択される少なくとも1種を含み得る。 The monoclinic niobium-titanium composite oxide may contain at least one selected from the group consisting of Mg, Al, V, Fe, Mo, Sn and W.

炭素繊維は、Fe、Co及びNiからなる群から選択される1種類以上の金属元素を含有し、かつ下記(2)式を満たす。 The carbon fiber contains one or more metal elements selected from the group consisting of Fe, Co and Ni, and satisfies the following formula (2).

1/10000≦(γ/σ)≦1/100 (2)
γは炭素繊維中の金属元素の重量で、σは炭素繊維の炭素重量である。
1/10000≤(γ/σ)≤1/100 (2)
γ is the weight of all metal elements in the carbon fiber, and σ is the carbon weight of the carbon fiber.

上記金属元素を含む炭素繊維の例に、上記金属元素を触媒として含有した気相成長炭素繊維が含まれる。気相成長炭素繊維として、多層カーボンナノチューブ、単層カーボンナノチューブなどが挙げられる。上記金属元素のうち好ましいのは、Fe、CoまたはFeとCoの両方を含むものである。 Examples of carbon fibers containing the metal element include vapor-grown carbon fibers containing the metal element as a catalyst. Examples of vapor-grown carbon fibers include multi-walled carbon nanotubes and single-walled carbon nanotubes. Among the above metal elements, Fe, Co, or both of Fe and Co are preferable.

(γ/σ)の値が1/10000未満であると、炭素繊維をニオブチタン複合酸化物粒子に対して均一に分散させて表面を被覆することが困難となり、サイクル寿命性能が低下する。一方、(γ/σ)の値が1/100を超えると、繊維径に対する繊維長の比率(繊維長/繊維径)が適切な範囲を超えるものであるため、炭素繊維を電極内に分散することが困難となり、ニオブチタン複合酸化物粒子表面の被覆が困難となり、サイクル寿命性能は低下する。(γ/σ)の値は、(4)式;1.5/10000≦(γ/σ)≦1/1000を満たすことがより好ましい。上記金属元素の含有量は、酸処理等で調整することができる。 When the value of (γ/σ) is less than 1/10000, it becomes difficult to uniformly disperse the carbon fibers on the niobium-titanium composite oxide particles to coat the surface thereof, resulting in deterioration of cycle life performance. On the other hand, when the value of (γ/σ) exceeds 1/100, the ratio of the fiber length to the fiber diameter (fiber length/fiber diameter) exceeds the appropriate range, so the carbon fibers are dispersed in the electrode. It becomes difficult to coat the surface of the niobium-titanium composite oxide particles, and the cycle life performance deteriorates. More preferably, the value of (γ/σ) satisfies the formula (4): 1.5/10000≦(γ/σ)≦1/1000. The content of the metal element can be adjusted by acid treatment or the like.

また、(3)式及び(4)式を満たすことにより、活物質粒子間の電子伝導のネットワークがさらに良好となるため、サイクル寿命性能と放電レート性能が向上する効果が大きくなる。 Further, by satisfying the formulas (3) and (4), the electron conduction network between the active material particles is further improved, so that the effect of improving the cycle life performance and the discharge rate performance is increased.

炭素繊維の平均繊維径は5nm以上100nm以下の範囲である。平均繊維径を5nm未満あるいは100nmを超えると、炭素繊維をニオブチタン複合酸化物粒子に対して均一に分散させてニオブチタン複合酸化物粒子表面を被覆することが困難になる。平均繊維径のより好ましい範囲は10nm以上90nm以下の範囲である。 The average fiber diameter of carbon fibers is in the range of 5 nm or more and 100 nm or less. If the average fiber diameter is less than 5 nm or more than 100 nm, it becomes difficult to uniformly disperse the carbon fibers in the niobium-titanium composite oxide particles to coat the surfaces of the niobium-titanium composite oxide particles. A more preferable range of the average fiber diameter is 10 nm or more and 90 nm or less.

炭素繊維の添加比率(ニオブチタン複合酸化物粒子の重量に対する炭素繊維重量の比率、炭素繊維/ニオブチタン複合酸化物)は0.1重量%以上5重量%以下の範囲が好ましい。この範囲であると電子伝導ネットワークの均一化と高い電極密度の維持ができ、電極抵抗低減と電極体積比容量を高めることができる。より好ましい範囲は0.2重量%以上3重量%以下の範囲である。 The addition ratio of carbon fibers (ratio of carbon fiber weight to weight of niobium-titanium composite oxide particles, carbon fiber/niobium-titanium composite oxide) is preferably in the range of 0.1% by weight or more and 5% by weight or less. Within this range, the electron conduction network can be made uniform and a high electrode density can be maintained, and the electrode resistance can be reduced and the electrode volumetric capacity can be increased. A more preferable range is 0.2% by weight or more and 3% by weight or less.

炭素繊維の繊維径に対する繊維長の比率(繊維長/繊維径)は10以上1000以下が好ましい。この範囲であると、電子伝導ネットワークの均一化と高い電極密度の維持ができ、電極抵抗低減と電極体積比容量を高めることができる。より好ましい範囲は100以上800以下の範囲である。 The ratio of the fiber length to the fiber diameter of the carbon fibers (fiber length/fiber diameter) is preferably 10 or more and 1000 or less. Within this range, the electron conduction network can be made uniform and a high electrode density can be maintained, and the electrode resistance can be reduced and the electrode volumetric capacity can be increased. A more preferable range is 100 or more and 800 or less.

実施形態の活物質は、例えば、以下の方法により製造することができる。まず、出発原料を混合する。ニオブチタン複合酸化物の出発原料として、Liと、Tiと、Nbとを含む酸化物または塩を用いる。また、ニオブチタン複合酸化物のその他の添加元素のための出発原料として用いる塩は、水酸化物塩、炭酸塩、硝酸塩のような、比較的低融点で分解して酸化物を生じる塩であることが好ましい。また、一次粒子径を小さくするため、出発原料に平均粒径が2μm以下、好ましくは平均粒径が0.5μm以下の粉末を用いることが好ましい。 The active material of the embodiment can be produced, for example, by the following method. First, the starting materials are mixed. An oxide or salt containing Li, Ti, and Nb is used as a starting material for the niobium-titanium composite oxide. Also, the salt used as the starting material for the other additive elements of the niobium-titanium composite oxide should be a salt such as a hydroxide salt, a carbonate, or a nitrate that decomposes at a relatively low melting point to form an oxide. is preferred. In order to reduce the primary particle size, it is preferable to use a powder having an average particle size of 2 μm or less, preferably 0.5 μm or less, as the starting material.

出発原料は、モル比(α/β)が1.5≦(α/β)≦2.5となる割合で混合する。また、その他の添加元素M(Ti及びNb以外の少なくとも一種類の金属、好ましくはK,Taよりなる群から選ばれる少なくとも1種の元素)は、Nbの一部を元素Mで置換した結晶の全電荷が中性に保たれるようなモル比で混合することが好ましい。これにより、TiMNb2±y7±z(0≦y≦0.5、0≦w≦0、01、-0.3≦z≦0.3、MはTi及びNb以外の少なくとも一種類の金属)で表される単斜晶型のニオブチタン複合酸化物を含む活物質を得ることができる。一方、全電荷が中性に保たれないような添加方法であっても、添加量を調整することで、TiMNb2±y7±zが得られる。 The starting materials are mixed at a molar ratio (α/β) of 1.5≦(α/β)≦2.5. Further, the other additive element M (at least one kind of metal other than Ti and Nb, preferably at least one kind of element selected from the group consisting of K and Ta) is a crystal obtained by substituting a part of Nb with the element M. It is preferred to mix in molar ratios such that the overall charge remains neutral. As a result, TiM w Nb 2 ± y O 7 ± z (0 ≤ y ≤ 0.5, 0 ≤ w ≤ 0, 01, -0.3 ≤ z ≤ 0.3, M is at least one other than Ti and Nb) It is possible to obtain an active material containing a monoclinic niobium-titanium composite oxide represented by the type of metal). On the other hand, TiM w Nb 2±yO 7±z can be obtained by adjusting the addition amount even if the addition method does not keep the total charge neutral.

次に、得られた混合物を粉砕し、できるだけ均一な混合物を得る。次いで、得られた混合物を焼成する。焼成は500~1200℃の温度範囲で、より好ましくは700~1000℃の範囲で行う。焼成温度を1000℃以下で行うことで既存の設備を利用することができる。この方法によりTiMNb2±y7±zで表される平均一次粒子径が2μm以下の単斜晶型のニオブチタン複合酸化物を含む粉末を得ることができる。また、水熱合成方法を用いて平均一次粒子径が1μm以下の単斜晶型のニオブチタン複合酸化物の粉末を得ることができる。このニオブチタン複合酸化物を電極として電気化学的にリチウムイオンを吸蔵させるとLiTiMNb2±y7±z(0≦x≦5、このましくは0<x≦5)の結晶構造を維持した結晶となる(電池充電状態)。 The resulting mixture is then ground to obtain a mixture that is as homogeneous as possible. The resulting mixture is then fired. Firing is carried out in the temperature range of 500 to 1200°C, more preferably in the range of 700 to 1000°C. Existing equipment can be utilized by carrying out the sintering temperature at 1000° C. or less. By this method, a powder containing a monoclinic niobium-titanium composite oxide having an average primary particle size of 2 μm or less represented by TiM w Nb 2±y O 7±z can be obtained. In addition, a monoclinic niobium-titanium composite oxide powder having an average primary particle size of 1 μm or less can be obtained using a hydrothermal synthesis method. When lithium ions are electrochemically occluded using this niobium-titanium composite oxide as an electrode , a crystal structure of LixTiMwNb2 ±yO7 ±z (0≤x≤5, preferably 0<x≤5) is obtained. (battery charged state).

炭素繊維をニオブチタン複合酸化物粒子表面に被覆する方法は、炭素繊維の粉末を水溶液に加えて攪拌混合し、所定濃度に均一に分散させた分散溶媒を作製する。その後、分散溶媒にニオブチタン複合酸化物粒子を加え攪拌混合した後、結着剤(例えば、セルロースナノファイバー、カルボキシメチルセルロース、スチレンブタジエンゴム等)、導電剤(例えば、黒鉛、炭素繊維、アセチレンブラック等の炭素材料)を加え攪拌混合してスラリーを作製する。結着剤として特にセルロースナノファイバーを用いることで炭素繊維の分散状態が良くなり、ニオブチタン酸化物粒子表面の被覆が均一化され電極抵抗が低減されるため好ましい。 In the method of coating the surface of niobium-titanium composite oxide particles with carbon fibers, carbon fiber powder is added to an aqueous solution and mixed with stirring to prepare a dispersion solvent in which the particles are uniformly dispersed at a predetermined concentration. After that, niobium-titanium composite oxide particles are added to the dispersion solvent and stirred and mixed, and then a binder (e.g., cellulose nanofiber, carboxymethyl cellulose, styrene-butadiene rubber, etc.), a conductive agent (e.g., graphite, carbon fiber, acetylene black, etc.). carbon material) is added and mixed by stirring to prepare a slurry. It is preferable to use cellulose nanofibers as the binder because the carbon fibers can be dispersed well, the surface of the niobium titanium oxide particles can be uniformly coated, and the electrode resistance can be reduced.

スラリーを集電体に塗布し、乾燥し、プレスすることで集電体に活物質含有層が形成され、電極が得られる。活物質含有層を電子顕微鏡(例えば走査電子顕微鏡、Scanning Electron Microscope、SEM)で観察することにより、平均繊維径5nm以上100nm以下の炭素繊維がニオブチタン複合酸化物粒子表面の少なくとも一部に付着、例えば結着剤や金属等により一体化されていることが確認できる。SEM写真の一例を実施例で示す。 The slurry is applied to a current collector, dried, and pressed to form an active material-containing layer on the current collector, thereby obtaining an electrode. By observing the active material-containing layer with an electron microscope (e.g., scanning electron microscope, SEM), carbon fibers with an average fiber diameter of 5 nm or more and 100 nm or less adhere to at least a part of the niobium-titanium composite oxide particle surface. It can be confirmed that they are integrated with a binder, metal, or the like. Examples of SEM photographs are shown in Examples.

先ず、活物質を含む電極が、二次電池に含まれている場合には、以下の方法で電極を取り出す。ここでは、電極が負極である場合を一例に挙げて説明する。先ず、二次電池を放電状態にする。具体的には、25℃の環境下で、0.2C以下の電流値で放電下限電圧まで二次電池を放電して、放電状態にする。放電状態にした電池を、アルゴンガスが充填されたグローブボックスに入れる。グローブボックス内で電池から対象電極(例えば負極)を取り出す。取り出した電極をエチルメチルエーテル溶媒で洗浄する。このようにして電極試料を得る。 First, when an electrode containing an active material is included in the secondary battery, the electrode is taken out by the following method. Here, the case where the electrode is the negative electrode will be described as an example. First, the secondary battery is discharged. Specifically, in an environment of 25° C., the secondary battery is discharged to the discharge lower limit voltage at a current value of 0.2 C or less to enter a discharged state. Put the discharged battery in a glove box filled with argon gas. Remove the target electrode (eg, negative electrode) from the battery in the glove box. The removed electrode is washed with ethyl methyl ether solvent. Thus, an electrode sample is obtained.

得られた電極試料を用い、炭素繊維中の金属元素の存在量の定量分析、炭素繊維の平均繊維径の算出方法を以下に説明する。 A quantitative analysis of the amount of metal elements present in the carbon fibers and a method of calculating the average fiber diameter of the carbon fibers using the obtained electrode samples will be described below.

電極試料について、超音波処理により炭素繊維とニオブチタン複合酸化物粒子を集電体から剥離して遠心分離を用いて炭素繊維を抽出する。抽出に使用する溶媒の種類は、電極に含まれる結着剤の種類に応じて変更する。例えば、結着剤としてカルボキシメチルセルロース(CMC)あるいはスチレンブタジエンゴム(SBR)を含む場合、抽出溶媒に水が用いられる。一方、結着剤としてポリフッ化ビニリデン(PVdF)を含む場合、抽出溶媒にn-メチルピロリドン(NMP)などの有機溶媒が用いられる。この抽出により、ニオブチタン複合酸化物粒子と炭素繊維が分離される。
上記の方法で抽出した炭素繊維をIPC(ICP-MS:Inductively Coupled Plasma - Mass Spectrometry 誘導結合プラズマ質量分析)にて炭素繊維の炭素重量及び炭素繊維中の金属元素の重量を求める。
For the electrode sample, the carbon fibers and the niobium-titanium composite oxide particles are separated from the current collector by ultrasonic treatment, and the carbon fibers are extracted using centrifugal separation. The type of solvent used for extraction is changed according to the type of binder contained in the electrode. For example, when carboxymethyl cellulose (CMC) or styrene-butadiene rubber (SBR) is contained as the binder, water is used as the extraction solvent. On the other hand, when polyvinylidene fluoride (PVdF) is contained as the binder, an organic solvent such as n-methylpyrrolidone (NMP) is used as the extraction solvent. This extraction separates the niobium-titanium composite oxide particles and the carbon fibers.
The carbon fibers extracted by the above method are subjected to IPC (ICP-MS: Inductively Coupled Plasma-Mass Spectrometry) to obtain the carbon weight of the carbon fibers and the weight of metal elements in the carbon fibers.

上記の方法で抽出した炭素繊維を走査電子顕微鏡(Scanning Electron Microscope、SEM)で倍率10000倍で観察し、視野内の炭素繊維の全長の25%、50%、75%の位置での幅(直径)を測定する。測定した幅の値の平均を、求める平均繊維径とする。測定は、視野内に存在する全ての炭素繊維を対象として行う。 The carbon fibers extracted by the above method are observed with a scanning electron microscope (SEM) at a magnification of 10000 times, and the width (diameter ) is measured. The average of the measured width values is taken as the average fiber diameter to be determined. Measurement is performed on all carbon fibers present within the field of view.

上記の方法で抽出したニオブチタン複合酸化物粒子について、TiとNbの元素のモル比率をICP(Inductively Coupled Plasma、誘導結合プラズマ)分析を行うことで得る。ICP分析は、具体的には、試料となるニオブチタン複合酸化物粒子をPtるつぼに計り取り、アルカリ溶融にて分解を行い、測定溶液を作製する。そして、NbおよびTiは内標準法を用いるICP発光分析法、例えばICP発光分光分析装置(株式会社日立ハイテクサイエンス)のSPS-4000)にて定量測定することができる。 For the niobium-titanium composite oxide particles extracted by the above method, the molar ratio of the elements Ti and Nb is obtained by ICP (Inductively Coupled Plasma) analysis. Specifically, in the ICP analysis, niobium-titanium composite oxide particles as a sample are weighed in a Pt crucible and decomposed by alkali fusion to prepare a measurement solution. Nb and Ti can be quantitatively measured by ICP emission spectrometry using an internal standard method, for example, an ICP emission spectrometer (SPS-4000 of Hitachi High-Tech Science Co., Ltd.).

また、上記の方法で抽出したニオブチタン複合酸化物粒子について、前述の方法で平均一次粒子径を測定する。 Further, the average primary particle size of the niobium-titanium composite oxide particles extracted by the above method is measured by the above method.

以上説明した第1の実施形態の活物質によれば、(1)式を満たし、平均一次粒子径が0.05μm以上2μm以下の単斜晶型のニオブチタン複合酸化物粒子と、Fe、Co及びNiからなる群から選択される1種類以上の金属元素を含有し、(2)式を満たし、かつ平均繊維径が5nm以上100nm以下の範囲の炭素繊維とを含むため、大電流性能とサイクル寿命性能とに優れた電極用あるいは二次電池用活物質を提供することができる。 According to the active material of the first embodiment described above, monoclinic niobium-titanium composite oxide particles that satisfy the formula (1) and have an average primary particle size of 0.05 μm or more and 2 μm or less, Fe, Co, and It contains one or more metal elements selected from the group consisting of Ni, satisfies the formula (2), and contains carbon fibers having an average fiber diameter in the range of 5 nm or more and 100 nm or less, so large current performance and cycle life It is possible to provide an electrode or secondary battery active material with excellent performance.

(第2の実施形態)
第2の実施形態によれば、電極が提供される。電極は、第1の実施形態の活物質を含む。電極は、集電体と、集電体の少なくとも一方の主面に保持され、活物質及び結着剤、必要に応じて導電剤を含む活物質含有層とを含む。
(Second embodiment)
According to a second embodiment, an electrode is provided. The electrode contains the active material of the first embodiment. The electrode includes a current collector and an active material-containing layer held on at least one main surface of the current collector and containing an active material, a binder, and optionally a conductive agent.

活物質は、第1の実施形態に係る活物質のみであっても、この活物質以外の他の活物質を含むものであっても良い。 The active material may be only the active material according to the first embodiment, or may contain active materials other than this active material.

他の活物質の例に、金属酸化物、金属硫化物、金属フッ化物、金属窒化物が含まれる。サイクル寿命性能を改善する観点から、チタン含有金属酸化物が好ましい。チタン含有金属酸化物の例に、リチウムチタン含有酸化物、チタン含有酸化物が含まれる。リチウムチタン含有酸化物の例には、スピネル構造を有するもの(例えば、一般式Li4/3+aTi5/34(0≦a≦2))、ラムスデライド構造を有するもの(例えば、一般式Li2+aTi37(0≦a≦1)、Li1+bTi24(0≦b≦1)、Li1.1+bTi1.84(0≦b≦1)、Li1.07+bTi1.864(0≦b≦1))、Nb、Mo,W,P、V、Sn、Cu、Ni及びFeよりなる群から選択される少なくとも1種類の元素を含有するリチウムチタン含有複合酸化物等が含まれる。また、リチウムチタン含有酸化物の例に、Li2+aTi6-b14-c(AはNa,K,Mg,Ca,Srから選ばれる一種以上の元素、BはTi以外の金属元素、0≦a≦5、0≦b≦6、0≦c≦0.6、0≦d≦3)で表されるリチウムチタン含有複合酸化物が含まれる。リチウムチタン含有複合酸化物の結晶構造は、空間群Cmcaの結晶構造であり得る。 Examples of other active materials include metal oxides, metal sulfides, metal fluorides, metal nitrides. Titanium-containing metal oxides are preferred from the viewpoint of improving cycle life performance. Examples of titanium-containing metal oxides include lithium-titanium-containing oxides and titanium-containing oxides. Examples of lithium-titanium-containing oxides include those having a spinel structure (for example, general formula Li 4/3+a Ti 5/3 O 4 (0≦a≦2)) and those having a ramsdellide structure (for example, general Formula Li2 + aTi3O7 ( 0≤a≤1 ) , Li1 + bTi2O4 (0≤b≤1), Li1.1 + bTi1.8O4 (0≤b≤1), Li 1.07+b Ti 1.86 O 4 (0≤b≤1)), Nb, Mo, W, P, V, Sn, Cu, Ni and Fe Lithium titanium containing at least one element selected from the group consisting of Contains complex oxides and the like. Examples of lithium-titanium-containing oxides include Li 2+a Ad Ti 6-b B b O 14-c (A is one or more elements selected from Na, K, Mg, Ca, and Sr; metal element, 0≦a≦5, 0≦b≦6, 0≦c≦0.6, 0≦d≦3). The crystal structure of the lithium-titanium-containing composite oxide may be a crystal structure of space group Cmca.

チタン含有酸化物は、一般式LiaTiO2(0≦a≦2)で表すことができる。この場合、充電前の組成式はTiO2である。チタン酸化物の例には、単斜晶構造(ブロンズ構造(B))のチタン酸化物、ルチル構造のチタン酸化物、アナターゼ構造のチタン酸化物等が含まれる。単斜晶構造(ブロンズ構造(B))のTiO2(B)が好ましく、熱処理温度が300~600℃の低結晶性のものが好ましい。 Titanium-containing oxides can be represented by the general formula Li a TiO 2 (0≦a≦2). In this case, the composition formula before charging is TiO 2 . Examples of titanium oxide include monoclinic structure (bronze structure (B)) titanium oxide, rutile structure titanium oxide, anatase structure titanium oxide, and the like. TiO 2 (B) having a monoclinic structure (bronze structure (B)) is preferred, and low crystallinity with a heat treatment temperature of 300 to 600° C. is preferred.

活物質の粒子形状は、粒状が好ましいが、繊維状が含まれていても良い。 The particle shape of the active material is preferably granular, but may also be fibrous.

電極の多孔度(集電体を除く)は、20~50%の範囲にすることが望ましい。これにより、電極と非水電解質との親和性に優れ、かつ高密度な電極を得ることができる。多孔度のさらに好ましい範囲は、25~50%である。 The electrode porosity (excluding the current collector) is desirably in the range of 20-50%. This makes it possible to obtain a high-density electrode having excellent affinity between the electrode and the non-aqueous electrolyte. A more preferred range of porosity is 25-50%.

集電体の例に、ニッケル箔、銅箔、ステンレス箔、アルミニウム箔、アルミニウム合金箔が含まれる。集電体は、アルミニウム箔またはアルミニウム合金箔であることが望ましい。アルミニウム箔の純度は99.99%以上が好ましい。アルミニウム合金は、マグネシウム、亜鉛、ケイ素などの元素を含む合金であることが好ましい。一方、鉄、銅、ニッケル、クロムなどの遷移金属は100ppm以下にすることが好ましい。集電体は、箔形状以外にメッシュ形状も用いることができる。 Examples of current collectors include nickel foil, copper foil, stainless steel foil, aluminum foil, and aluminum alloy foil. The current collector is desirably aluminum foil or aluminum alloy foil. The purity of the aluminum foil is preferably 99.99% or more. The aluminum alloy is preferably an alloy containing elements such as magnesium, zinc and silicon. On the other hand, the content of transition metals such as iron, copper, nickel and chromium is preferably 100 ppm or less. A mesh shape can also be used for the current collector in addition to the foil shape.

集電体の厚さは、20μm以下が好ましく、より好ましくは15μm以下である。 The thickness of the current collector is preferably 20 μm or less, more preferably 15 μm or less.

導電剤としては、例えば、アセチレンブラック、カーボンブラック、コークス(熱処理温度が800℃~2000℃の平均粒子径10μm以下であることが望ましい)、カーボンナノチューブ、炭素繊維、黒鉛、TiO、TiC、TiN等の金属化合物粉末、Al,Ni,Cu、Feなどの金属粉末等を1種もしくは混合して用いることができる。繊維径1μm以下のカーボンナノチューブ、炭素繊維を用いることにより、電極抵抗が低減してサイクル寿命性能が向上する。 Examples of conductive agents include acetylene black, carbon black, coke (preferably having an average particle size of 10 μm or less at a heat treatment temperature of 800° C. to 2000° C.), carbon nanotubes, carbon fibers, graphite, TiO, TiC, TiN, and the like. and metal powders such as Al, Ni, Cu, and Fe can be used singly or in combination. By using carbon nanotubes and carbon fibers having a fiber diameter of 1 μm or less, the electrode resistance is reduced and the cycle life performance is improved.

結着剤としては、例えば、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)、フッ素系ゴム、アクリル系ゴム、スチレンブタジェンゴム(SBR)、セルロースナノファイバー(CeNF),カルボキシメチルセルロース(CMC)、コアシェルバインダー、ポリイミドなどが挙げられる。結着剤の種類は、1種類または2種類以上にすることができる。 Examples of binders include polytetrafluoroethylene (PTFE), polyvinylidene fluoride (PVdF), fluororubber, acrylic rubber, styrene-butadiene rubber (SBR), cellulose nanofiber (CeNF), carboxymethyl cellulose (CMC ), core-shell binders, and polyimides. One type or two or more types of binders can be used.

活物質含有層において、活物質、導電剤及び結着剤の配合比は、活物質90~99重量%、導電剤0~8重量%、結着剤2~7重量%の範囲にすることが好ましい。 In the active material-containing layer, the compounding ratio of the active material, the conductive agent, and the binder can be in the range of 90 to 99% by weight of the active material, 0 to 8% by weight of the conductive agent, and 2 to 7% by weight of the binder. preferable.

活物質及び電極のN2吸着によるBET比表面積は、例えば、以下の条件で測定される。粉末の活物質1gまたは2x2cm2の電極を2枚切り取り、これをサンプルとする。BET比表面積測定装置は、ユアサ アイオニクス株式会社製を使用し、窒素ガスを吸着ガスとする。 The BET specific surface area by N 2 adsorption of the active material and electrode is measured under the following conditions, for example. Two electrodes of 1 g of powdered active material or 2×2 cm 2 are cut and used as samples. A BET specific surface area measuring device manufactured by Yuasa Ionics Co., Ltd. is used, and nitrogen gas is used as the adsorption gas.

電極の多孔度は、活物質含有層の体積を、多孔度が0%の時の活物質含有層体積と比較し、多孔度が0%の時の活物質含有層体積からの増加分を空孔体積とみなして算出したものである。なお、活物質含有層の体積は、集電体の両面に活物質含有層が形成されている場合、両面の活物質含有層の体積を合計したものとする。 The porosity of the electrode was determined by comparing the volume of the active material-containing layer with the volume of the active material-containing layer when the porosity was 0%, and subtracting the increase from the volume of the active material-containing layer when the porosity was 0%. It is calculated assuming that it is the pore volume. The volume of the active material-containing layer is the sum of the volumes of the active material-containing layers on both sides of the current collector when the active material-containing layers are formed on both sides of the current collector.

電極は、例えば、第1の実施形態で説明した方法により得ることが可能である。 Electrodes can be obtained, for example, by the method described in the first embodiment.

第2の実施形態の電極によれば、第1の実施形態の活物質を含むため、大電流性能とサイクル寿命性能とに優れた電極を提供することができる。 According to the electrode of the second embodiment, since it contains the active material of the first embodiment, it is possible to provide an electrode excellent in large current performance and cycle life performance.

(第3の実施形態)
第3の実施形態によれば、正極と、負極と、非水電解質とを含む二次電池が提供される。第2の実施形態の電極は、正極または負極として使用可能である。ここでは、電極を負極として使用した例を説明する。第3の実施形態の二次電池は、正極と負極の間にセパレータを配置することができ、また、これらと非水電解質を収納するための容器をさらに含むことができる。
(Third embodiment)
A third embodiment provides a secondary battery including a positive electrode, a negative electrode, and a non-aqueous electrolyte. The electrode of the second embodiment can be used as a positive electrode or a negative electrode. Here, an example in which the electrode is used as the negative electrode will be described. The secondary battery of the third embodiment can have a separator disposed between the positive electrode and the negative electrode, and can further include a container for housing these and the non-aqueous electrolyte.

以下、正極、非水電解質、セパレータ、容器について説明する。 The positive electrode, non-aqueous electrolyte, separator, and container are described below.

(正極)
この正極は、正極集電体と、集電体の片面もしくは両面、両方の主面のうちの少なくとも一方の主面に保持され、活物質、導電剤および結着剤を含む正極活物質含有層とを含む。
(positive electrode)
The positive electrode is held on at least one main surface of a positive electrode current collector and one or both surfaces of the current collector, and contains a positive electrode active material-containing layer containing an active material, a conductive agent, and a binder. including.

正極活物質の例には、Niを含有するリチウム金属酸化物、スピネル構造のリチウムマンガン酸化物、リチウムコバルト複合酸化物、リチウムニッケル複合酸化物、リチウムニッケルコバルト複合酸化物、リチウムコバルトアルミニウム複合酸化物、リチウムニッケルアルミニウム複合酸化物、リチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物、スピネル構造のリチウムマンガンニッケル複合酸化物、リチウムマンガンコバルト複合酸化物、オリビン構造のリチウム含有リン酸化合物、フッ素化硫酸鉄、リチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物などが含まれる。また、非水電解質中のアニオンを吸蔵する黒鉛、炭素材料やキャパシター容量を持つ活性炭素を正極として用いることができる。使用する正極活物質の種類は1種又は2種類以上にすることができる。 Examples of positive electrode active materials include Ni-containing lithium metal oxides, spinel-structured lithium manganese oxides, lithium cobalt composite oxides, lithium nickel composite oxides, lithium nickel cobalt composite oxides, and lithium cobalt aluminum composite oxides. , lithium nickel aluminum composite oxide, lithium nickel cobalt manganese composite oxide, spinel structure lithium manganese nickel composite oxide, lithium manganese cobalt composite oxide, olivine structure lithium-containing phosphate compound, fluorinated iron sulfate, lithium nickel cobalt Manganese composite oxides and the like are included. In addition, graphite, a carbon material, or activated carbon having a capacitor capacity can be used as the positive electrode. One kind or two or more kinds of positive electrode active materials can be used.

スピネル構造のリチウムマンガン複合酸化物としては、例えば、LiMn(0<x≦1)、LiMnO(0<x≦1)、LiMn1.5Ni0.54などが挙げられる。 Examples of spinel-structure lithium-manganese composite oxides include Li x Mn 2 O 4 (0<x≦1), Li x MnO 2 (0<x≦1), and LiMn 1.5 Ni 0.5 O 4 .

リチウムコバルト複合酸化物としては、例えば、LiCoO(0<x≦1)などが挙げられる。 Lithium-cobalt composite oxides include, for example, Li x CoO 2 (0<x≦1).

リチウムニッケルアルミニウム複合酸化物としては、例えば、LiNi1-yAlO2(0<x≦1、0<y≦1)などが挙げられる。 Examples of lithium-nickel-aluminum composite oxides include Li x Ni 1-y Al y O2 (0<x≦1, 0<y≦1).

リチウムニッケルコバルト複合酸化物としては、例えば、LiNi1-y-zCoMn(0<x≦1、0<y≦1、0≦z≦1、0<1-y-z<1)などが挙げられる。 Lithium-nickel-cobalt composite oxides include, for example, Li x Ni 1-yz Co y Mn z O 2 (0<x≦1, 0<y≦1, 0≦z≦1, 0<1-y- z<1) and the like.

リチウムマンガンコバルト複合酸化物としては、例えば、LiMnCo1-y(0<x≦1、0<y<1)などが挙げられる。 Lithium-manganese-cobalt composite oxides include, for example, Li x Mn y Co 1-y O 2 (0<x≦1, 0<y<1).

スピネル構造のリチウムマンガンニッケル複合酸化物としては、例えば、LiMn2-yNi(0<x≦1、0<y<2)などが挙げられる。 Lithium-manganese-nickel composite oxides having a spinel structure include, for example, Li x Mn 2-y Ni y O 4 (0<x≦1, 0<y<2).

オリビン構造のリチウム含有リン酸化合物としては、例えば、LiFePO(0<x≦1)、LiFe1-yMnPO(0<x≦1、0≦y≦1)、LiCoPO(0<x≦1)、LiMnPO(0<x≦1)、LiMn1-x-yFexMgyPO4(0≦x≦0.5及び0≦y≦0.5)などが挙げられる。
フッ素化硫酸鉄としては、例えば、LiFeSOF(0<x≦1)などが挙げられる。
Examples of lithium-containing phosphate compounds having an olivine structure include Li x FePO 4 (0<x≦1), Li x Fe 1-y Mn y PO 4 (0<x≦1, 0≦y≦1), Li xCoPO4 (0 < x≤1) , LixMnPO4 (0 < x≤1), LiMn1 - xyFexMgyPO4 (0≤x≤0.5 and 0≤y≤0.5) etc.
Examples of fluorinated iron sulfate include Li x FeSO 4 F (0<x≦1).

リチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物としては、例えば、LiNi1-y―zCoMn(0<x≦1.1、0<y≦0.5、0<z≦0.5、0<1-y-z<1)などが挙げられる。 Lithium-nickel-cobalt-manganese composite oxides include , for example, LixNi1 -y- zCoyMnzO2 (0<x≤1.1, 0<y≤0.5, 0<z≤0.5 , 0<1-yz<1) and the like.

Niを含有するリチウム金属酸化物は、例えば、リチウムニッケル酸化物(例えばLiNiO2),リチウムニッケルコバルト酸化物(例えばLiNiCo1-a)、リチウムニッケルコバルトアルミニウム酸化物(例えばLiNiCoAl1-a-b)、リチウムニッケルコバルトマンガン酸化物(例えば、LiNiCoMn1-a-b、但し、0<a<1、0<b<1、0<(1-a-b)<1)などが挙げられる。ここで、Niを含有するリチウム金属酸化物を、一般式LiNi1-x(MはNi以外の少なくとも1種類の金属)で表すと、xは0.5以上1以下の範囲が好ましい。この範囲を満たす酸化物は、高容量で高エネルギー密度のため、実施形態に係る活物質と組み合わせることで、高温サイクル寿命性能、高出力性能及び安全性能を大幅に高めることができる。 Lithium metal oxides containing Ni include, for example, lithium nickel oxides (eg LiNiO 2 ), lithium nickel cobalt oxides (eg LiNi a Co 1-a O 2 ), lithium nickel cobalt aluminum oxides (eg LiNi a Co b Al 1-ab O 2 ), lithium nickel cobalt manganese oxide (eg, LiNi a Co b Mn 1-ab O 4 , where 0<a<1, 0<b<1, 0<( 1-ab)<1) and the like. Here, when the Ni-containing lithium metal oxide is represented by the general formula LiNi x M 1-x O 2 (M is at least one kind of metal other than Ni), x ranges from 0.5 to 1. preferable. An oxide that satisfies this range has a high capacity and a high energy density. Therefore, when combined with the active material according to the embodiment, high-temperature cycle life performance, high output performance, and safety performance can be significantly improved.

より好ましい正極材料は、サイクル寿命性能から、LiFePO、LiFe1-yMnPOが好ましい。電池容量から、LiNi1-x(MはNi以外の少なくとも1種類の金属で、0.5≦x≦1)が好ましい。 More preferable positive electrode materials are LiFePO 4 and Li x Fe 1-y Mn y PO 4 in terms of cycle life performance. LiNi x M 1-x O 2 (M is at least one kind of metal other than Ni, and 0.5≦x≦1) is preferable in terms of battery capacity.

また、正極活物質粒子の表面の少なくとも一部に、Mg、Al、Ti、Nb,Sn、Zr、Ba、B及びCよりなる群から選択される少なくとも一種の元素(以下、第1元素と称する)が存在していても良い。このような正極活物質は、高温環境下での非水電解質の酸化分解反応を抑制することできるため、抵抗上昇を抑制することができる。これにより、二次電池の高温サイクル寿命性能を大幅に向上することができる。
第1元素は、粒子径0.001~1μmの金属酸化物粒子及び/またはリン酸化物粒子の形態で付着、もしくは金属酸化物層及び/またはリン酸化物層として正極活物質粒子の表面の少なくとも一部を被覆していることが好ましい。あるいは、第1元素は、正極活物質粒子の表面層に固溶していても良い。金属酸化物の例には、MgO、Al、SnO、ZrO,TiO,BaO、Bなどが含まれる。リン酸化物の例には、AlPO、Mg(PO、Sn(POなどが含まれる。また、第1元素としてCを用いる場合、平均粒子1μm以下のカーボン粒子が活物質表面に付着していることが好ましい。第1元素の金属酸化物、リン酸化物、カーボン粒子の量は、正極活物質の0.001~3重量%であることが好ましい。
At least one element selected from the group consisting of Mg, Al, Ti, Nb, Sn, Zr, Ba, B and C (hereinafter referred to as first element ) may be present. Such a positive electrode active material can suppress an oxidative decomposition reaction of a non-aqueous electrolyte in a high-temperature environment, and thus can suppress an increase in resistance. Thereby, the high-temperature cycle life performance of the secondary battery can be greatly improved.
The first element is attached in the form of metal oxide particles and/or phosphor oxide particles having a particle size of 0.001 to 1 μm, or as a metal oxide layer and/or phosphor oxide layer on the surface of the positive electrode active material particles. It is preferable to cover a part of it. Alternatively, the first element may be dissolved in the surface layer of the positive electrode active material particles. Examples of metal oxides include MgO, Al2O3 , SnO, ZrO2 , TiO2 , BaO , B2O3 , and the like. Examples of phosphorous oxides include AlPO4 , Mg3 ( PO4 ) 2 , Sn3 ( PO4 ) 2 , and the like. Moreover, when C is used as the first element, it is preferable that carbon particles having an average particle size of 1 μm or less adhere to the surface of the active material. The amount of the first element metal oxide, phosphorous oxide, and carbon particles is preferably 0.001 to 3% by weight of the positive electrode active material.

正極活物質粒子は、一次粒子の形態であっても、一次粒子が凝集した二次粒子であっても良い。また、一次粒子と二次粒子が混在していても良い。 The positive electrode active material particles may be in the form of primary particles or secondary particles in which primary particles are agglomerated. Further, primary particles and secondary particles may be mixed.

正極活物質粒子の平均一次粒子径は、0.05μm以上3μm以下にすることができる。また、正極活物質粒子の平均二次粒子径は、3μm以上20μm以下にすることができる。 The average primary particle size of the positive electrode active material particles can be 0.05 μm or more and 3 μm or less. Moreover, the average secondary particle size of the positive electrode active material particles can be set to 3 μm or more and 20 μm or less.

導電剤は、電子伝導性を高め、集電体との接触抵抗を抑え得る。導電剤としては、例えば、アセチレンブラック、カーボンブラック、カーボンナノチューブ、炭素繊維、黒鉛等を挙げることができる。 A conductive agent can increase electronic conductivity and suppress contact resistance with a current collector. Examples of conductive agents include acetylene black, carbon black, carbon nanotubes, carbon fibers, and graphite.

結着剤は、活物質と導電剤を結着させ得る。結着剤としては、例えば、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)、フッ素系ゴム、スチレンブタジエンゴム、カルボキシメチルセルロース(CMC)、アクリル系材料などの高分子体が挙げられる。結着剤は、高分子繊維を含む活物質含有層に柔軟性を付与することができる。PVdF及びスチレンブタジエンゴムが柔軟性を高める効果に優れている。 The binder can bind the active material and the conductive agent. Examples of binders include polymers such as polytetrafluoroethylene (PTFE), polyvinylidene fluoride (PVdF), fluororubber, styrene-butadiene rubber, carboxymethylcellulose (CMC), and acrylic materials. The binder can impart flexibility to the active material-containing layer containing polymer fibers. PVdF and styrene-butadiene rubber are excellent in increasing flexibility.

正極活物質、導電剤及び結着剤の配合比は、正極活物質80~95重量%、導電剤3~19重量%、結着剤1~7重量%の範囲にすることが好ましい。 The compounding ratio of the positive electrode active material, the conductive agent, and the binder is preferably in the range of 80 to 95% by weight of the positive electrode active material, 3 to 19% by weight of the conductive agent, and 1 to 7% by weight of the binder.

正極は、例えば、正極活物質、導電剤及び結着剤を適当な溶媒に懸濁し、この懸濁物をアルミニウム箔またはアルミニウム合金箔の集電体に塗布し、乾燥し、プレスを施すことにより作製される。正極活物質含有層のBET法による比表面積は、0.1~2m/gの範囲であることが好ましい。 The positive electrode is prepared, for example, by suspending a positive electrode active material, a conductive agent and a binder in a suitable solvent, applying the suspension to a current collector made of aluminum foil or an aluminum alloy foil, drying and pressing. produced. The BET specific surface area of the positive electrode active material-containing layer is preferably in the range of 0.1 to 2 m 2 /g.

集電体は、アルミニウム箔またはアルミニウム合金箔であることが好ましい。集電体の厚さは、20μm以下にすることができ、より好ましくは15μm以下である。 The current collector is preferably aluminum foil or aluminum alloy foil. The thickness of the current collector can be 20 μm or less, more preferably 15 μm or less.

(非水電解質)
非水電解質としては、電解質を有機溶媒に溶解することにより調製される液状の有機電解質、液状の有機溶媒と高分子材料を複合化したゲル状の有機電解質、またはリチウム塩電解質と高分子材料を複合化した固体非水電解質が挙げられる。また、リチウムイオンを含有した常温溶融塩(イオン性融体)を非水電解質として使用してもよい。高分子材料としては、例えば、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)、ポリアクリロニトリル(PAN)、ポリエチレンオキサイド(PEO)等を挙げることができる。
(Non-aqueous electrolyte)
The nonaqueous electrolyte may be a liquid organic electrolyte prepared by dissolving an electrolyte in an organic solvent, a gel organic electrolyte obtained by combining a liquid organic solvent and a polymer material, or a lithium salt electrolyte and a polymer material. Composite solid non-aqueous electrolytes can be mentioned. Further, a room-temperature molten salt (ionic melt) containing lithium ions may be used as the non-aqueous electrolyte. Polymer materials include, for example, polyvinylidene fluoride (PVdF), polyacrylonitrile (PAN), and polyethylene oxide (PEO).

液状の有機電解質は、電解質を0.5~2.5mol/Lの濃度で有機溶媒に溶解することにより、調製される。 A liquid organic electrolyte is prepared by dissolving the electrolyte in an organic solvent at a concentration of 0.5 to 2.5 mol/L.

電解質としては、リチウム塩やナトリウム塩を用いることができる。例えば、LiBF4、LiPF6、LiAsF6、LiClO4、LiCF3SO3、LiN(CF3SO22、LiN(C25SO22、Li(CF3SO23C、LiB[(OCO)22などが挙げられる。使用する電解質の種類は、1種類または2種類以上にすることができる。中でも、四フッ化ホウ酸リチウム(LiBF4)、六フッ化リン酸リチウム(LiPF)を含むことが好ましい。これによりの有機溶媒の化学的安定性が高まり、負極上の皮膜抵抗を小さくすることができ、低温性能とサイクル寿命性能を大幅に向上することができる。 A lithium salt or a sodium salt can be used as the electrolyte. For example, LiBF4 , LiPF6 , LiAsF6 , LiClO4 , LiCF3SO3 , LiN ( CF3SO2 ) 2 , LiN( C2F5SO2 ) 2 , Li( CF3SO2 ) 3C , LiB [(OCO) 2 ] 2 and the like. One type or two or more types of electrolytes can be used. Among them, lithium tetrafluoroborate (LiBF 4 ) and lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ) are preferably included. As a result, the chemical stability of the organic solvent is increased, the film resistance on the negative electrode can be reduced, and the low temperature performance and cycle life performance can be significantly improved.

有機溶媒としては、例えば、プロピレンカーボネート(PC)やエチレンカーボネート(EC)などの環状カーボネート、ジエチルカーボネート(DEC)やジメチルカーボネート(DMC)あるいはメチルエチルカーボネート(MEC)などの鎖状カーボネート、ジメトキシエタン(DME)やジエトキシエタン(DEE)などの鎖状エーテル、テトラヒドロフラン(THF)、ジオキソラン(DOX)などの環状エーテル、γ-ブチロラクトン(GBL)、アセトニトリル(AN)、スルホラン(SL)などを挙げることができる。これらの有機溶媒は、単独または2種以上の混合物の形態で用いることができる。特に、プロピレンカーボネート(PC)、エチレンカーボネート(EC)及びγ―ブチロラクトン(GBL)よりなる群から選択される一種類以上を主体とすることにより、沸点が200℃以上となり熱安定性が高くなり好ましい。特に、γ―ブチロラクトン(GBL)を含むことにより、低温環境下での出力性能も高くなり好ましい。また、高濃度のリチウム塩を溶解して使用することが可能となるため、リチウム塩は、有機溶媒に対して、1.5~2.5mol/Lの範囲で溶解させることが好ましい。これにより低温環境下においても高出力を取り出すことができるためである。リチウム塩濃度を1.5mol/L以上にすることによって、大電流で放電中に正極と電解質界面のリチウムイオン濃度が急激に低下するのを回避することができ、大幅な出力低下を抑制することができる。一方、リチウム塩濃度を2.5mol/L以下にすることによって、非水電解質の粘度を低くしてリチウムイオンの移動速度を高くすることができ、高出力を得ることができる。 Examples of organic solvents include cyclic carbonates such as propylene carbonate (PC) and ethylene carbonate (EC), chain carbonates such as diethyl carbonate (DEC), dimethyl carbonate (DMC), and methyl ethyl carbonate (MEC), dimethoxyethane ( DME) and diethoxyethane (DEE), cyclic ethers such as tetrahydrofuran (THF) and dioxolane (DOX), γ-butyrolactone (GBL), acetonitrile (AN), and sulfolane (SL). can. These organic solvents can be used alone or in the form of a mixture of two or more. In particular, when one or more selected from the group consisting of propylene carbonate (PC), ethylene carbonate (EC), and γ-butyrolactone (GBL) is used as the main component, the boiling point becomes 200°C or higher, and the thermal stability increases, which is preferable. . In particular, the inclusion of γ-butyrolactone (GBL) is preferable because the output performance in a low-temperature environment is enhanced. In addition, since it is possible to dissolve and use a lithium salt at a high concentration, it is preferable to dissolve the lithium salt in the organic solvent in a range of 1.5 to 2.5 mol/L. This is because a high output can be obtained even in a low-temperature environment. By setting the lithium salt concentration to 1.5 mol/L or more, it is possible to avoid a rapid decrease in the lithium ion concentration at the interface between the positive electrode and the electrolyte during discharge at a large current, thereby suppressing a significant decrease in output. can be done. On the other hand, by setting the lithium salt concentration to 2.5 mol/L or less, the viscosity of the non-aqueous electrolyte can be lowered to increase the moving speed of lithium ions, and high output can be obtained.

また、常温溶融塩(イオン性融体)は、リチウムイオンまたはナトリウムイオン、有機物カチオンおよび有機物アニオンから構成されることが好ましい。また、常温溶融塩は、室温以下で液体状であることが望ましい。 Further, the ambient temperature molten salt (ionic melt) is preferably composed of lithium ions or sodium ions, organic cations and organic anions. Further, the ambient temperature molten salt is desirably liquid at room temperature or below.

以下、常温溶融塩を含む電解質について説明する。 An electrolyte containing a room-temperature molten salt will be described below.

常温溶融塩とは、常温において少なくとも一部が液状を呈する塩をいい、常温とは電源が通常作動すると想定される温度範囲をいう。電源が通常作動すると想定される温度範囲とは、上限が120℃程度、場合によっては60℃程度であり、下限は-40℃程度、場合によっては-20℃程度である。中でも、-20℃以上、60℃以下の範囲が適している。 Room-temperature molten salt refers to a salt that is at least partially liquid at room temperature, and room temperature refers to the temperature range in which a power supply normally operates. The temperature range in which the power supply is expected to operate normally has an upper limit of about 120°C, possibly about 60°C, and a lower limit of about -40°C, sometimes about -20°C. Among them, a range of -20°C or higher and 60°C or lower is suitable.

リチウムイオンを含有した常温溶融塩には、リチウムイオンと有機物カチオンとアニオンから構成されるイオン性融体を使用することが望ましい。また、このイオン性融体は、室温以下でも液状であることが好ましい。 As the room-temperature molten salt containing lithium ions, it is desirable to use an ionic melt composed of lithium ions, organic cations and anions. Moreover, the ionic melt is preferably liquid even at room temperature or below.

有機物カチオンとしては以下の化1に示す骨格を有するアルキルイミダゾリウムイオン、四級アンモニウムイオンが挙げられる。 Examples of organic cations include alkylimidazolium ions and quaternary ammonium ions having a skeleton shown in Chemical Formula 1 below.

Figure 0007258607000001
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アルキルイミダゾリウムイオンとしては、ジアルキルイミダゾリウムイオン、トリアルキルイミダゾリウムイオン、テトラアルキルイミダゾリウムイオンなどが好ましい。ジアルキルイミダゾリウムとしては、1-メチル-3-エチルイミダゾリウムイオン(MEI+)が好ましい。トリアルキルイミダゾリウムイオンとしては、1,2-ジエチル-3-プロピルイミダゾリウムイオン(DMPI+)が好ましい。テトラアルキルイミダゾリウムイオンとして、1,2-ジエチル-3,4(5)-ジメチルイミダゾリウムイオンが好ましい。 Preferred alkylimidazolium ions include dialkylimidazolium ions, trialkylimidazolium ions, and tetraalkylimidazolium ions. As the dialkylimidazolium, 1-methyl-3-ethylimidazolium ion (MEI + ) is preferred. A preferred trialkylimidazolium ion is 1,2-diethyl-3-propylimidazolium ion (DMPI + ). As the tetraalkylimidazolium ion, 1,2-diethyl-3,4(5)-dimethylimidazolium ion is preferred.

四級アンモニウムイオンとしては、テトラアルキルアンモニウムイオンや環状アンモニウムイオンなどが好ましい。テトラアルキルアンモニウムイオンとしては、ジメチルエチルメトキシエチルアンモニウムイオン、ジメチルエチルメトキシメチルアンモニウムイオン、ジメチルエチルエトキシエチルアンモニウムイオン、トリメチルプロピルアンモニウムイオンが好ましい。 Preferred quaternary ammonium ions include tetraalkylammonium ions and cyclic ammonium ions. Preferred tetraalkylammonium ions are dimethylethylmethoxyethylammonium ion, dimethylethylmethoxymethylammonium ion, dimethylethylethoxyethylammonium ion and trimethylpropylammonium ion.

アルキルイミダゾリウムイオンまたは四級アンモニウムイオン(特にテトラアルキルアンモニウムイオン)を用いることにより、融点を100℃以下、より好ましくは20℃以下にすることができる。さらに負極との反応性を低くすることができる。 By using alkylimidazolium ions or quaternary ammonium ions (especially tetraalkylammonium ions), the melting point can be made 100° C. or lower, more preferably 20° C. or lower. Furthermore, the reactivity with the negative electrode can be lowered.

リチウムイオンの濃度は、20mol%以下であることが好ましい。より好ましい範囲は、1~10mol%の範囲である。前記範囲にすることにより、20℃以下の低温においても液状の常温溶融塩を容易に形成できる。また常温以下でも粘度を低くすることができ、イオン伝導度を高くすることができる。 The concentration of lithium ions is preferably 20 mol % or less. A more preferred range is from 1 to 10 mol %. By setting the temperature within the above range, a liquid room-temperature molten salt can be easily formed even at a low temperature of 20°C or less. In addition, the viscosity can be lowered even below room temperature, and the ionic conductivity can be increased.

アニオンとしては、BF4 -、PF6 -、AsF6 -、ClO4 -、CF3SO3 -、CF3COO-、CH3COO-、CO3 2-、(FSO、N(CF3SO22 -、N(C25SO22 -、(CF3SO23-などから選ばれる一種以上のアニオンを共存させることが好ましい。複数のアニオンを共存させることにより、融点が20℃以下の常温溶融塩を容易に形成できる。より好ましいアニオンとしては、BF4 -、(FSO)2N、CF3SO3 -、CF3COO-、CH3COO-、CO3 2-、N(CF3SO22 -、N(C25SO22 -、(CF3SO23-が挙げられる。これらアニオンによって0℃以下の常温溶融塩の形成がより容易になる。
(セパレータ)
正極と負極の間にはセパレータを配置することができる。セパレータとして、ポリエチレン(PE)やポリプロピレン(PP)などのオレフィン系多孔質膜、セルロース繊維製のものを用いることができる。セパレータの気孔率は50%以上にすることができる。さらに、表面に無機粉末をコートしたセパレータを用いることができる。
Anions include BF 4 , PF 6 , AsF 6 , ClO 4 , CF 3 SO 3 , CF 3 COO , CH 3 COO , CO 3 2 − , (FSO 2 ) 2 N , N It is preferable to coexist with one or more anions selected from (CF 3 SO 2 ) 2 , N(C 2 F 5 SO 2 ) 2 , (CF 3 SO 2 ) 3 C and the like. A room-temperature molten salt having a melting point of 20° C. or lower can be easily formed by allowing a plurality of anions to coexist. More preferred anions include BF 4 , (FSO 2 )2N , CF 3 SO 3 , CF 3 COO , CH 3 COO , CO 3 2− , N(CF 3 SO 2 ) 2 , N( C2F5SO2 ) 2- , ( CF3SO2 ) 3C- . These anions make it easier to form a room temperature molten salt below 0°C.
(separator)
A separator can be placed between the positive electrode and the negative electrode. As a separator, an olefin-based porous film such as polyethylene (PE) or polypropylene (PP), or a separator made of cellulose fiber can be used. The porosity of the separator can be 50% or more. Furthermore, a separator whose surface is coated with inorganic powder can be used.

セルロース繊維の繊維径は10μm以下にすることが望ましい。セルロース繊維製セパレータの形態は、不織布、フィルム、紙などを挙げることができる。特に、気孔率60%以上のセルロース繊維製セパレータであると、非水電解質の含浸性が良く、低温から高温まで高い出力性能を出すことができる。気孔率のより好ましい範囲は62%~80%である。また、気孔率60%以上のセルロース繊維製セパレータは、第1の実施形態に係る活物質を含む負極と組み合わせることにより、長期充電保存、フロート充電、過充電におけるセパレータと負極との反応を抑制することができ、リチウム金属のデンドライド析出による負極と正極の短絡の問題を回避する事ができる。さらに、セルロース繊維の繊維径を10μm以下にすることで、セパレータと非水電解質との親和性が向上して電池抵抗を小さくすることができる。より好ましくは3μm以下である。 The fiber diameter of the cellulose fibers is desirably 10 μm or less. Examples of the form of the cellulose fiber separator include nonwoven fabric, film, and paper. In particular, a separator made of cellulose fibers having a porosity of 60% or more has good non-aqueous electrolyte impregnation, and high output performance can be obtained from low to high temperatures. A more preferred range of porosity is 62% to 80%. In addition, by combining the cellulose fiber separator with a porosity of 60% or more with the negative electrode containing the active material according to the first embodiment, the reaction between the separator and the negative electrode during long-term charge storage, float charge, and overcharge is suppressed. It is possible to avoid the problem of short circuit between the negative electrode and the positive electrode due to dendrite deposition of lithium metal. Furthermore, by setting the fiber diameter of the cellulose fiber to 10 μm or less, the affinity between the separator and the non-aqueous electrolyte is improved, and the battery resistance can be reduced. More preferably, it is 3 μm or less.

セパレータは、厚さが10~100μm、好ましくは20~100μm、密度が0.2~0.9g/cm3であることが好ましい。この範囲であると、機械的強度と電池抵抗の軽減のバランスを取ることができ、高出力と内部短絡しにくい電池を提供することができる。また、高温環境下での熱収縮が少なく良好な高温貯蔵性能を出すことが出来る。 The separator preferably has a thickness of 10-100 μm, preferably 20-100 μm, and a density of 0.2-0.9 g/cm 3 . Within this range, a balance can be achieved between the mechanical strength and the reduction in battery resistance, and a battery with high output and resistance to internal short-circuiting can be provided. In addition, there is little heat shrinkage in a high-temperature environment, and good high-temperature storage performance can be obtained.

(容器)
正極、負極及び非水電解質が収容される容器には、金属製容器や、ラミネートフィルム製容器を使用することができる。
(container)
A metal container or a laminated film container can be used as a container for accommodating the positive electrode, the negative electrode and the non-aqueous electrolyte.

金属製容器としては、アルミニウム、アルミニウム合金、鉄、ステンレスなどからなる金属缶で角形、円筒形の形状のものが使用できる。また、容器の板厚は、0.5mm以下にすることが望ましく、さらに好ましい範囲は0.3mm以下である。 As the metal container, a metal can made of aluminum, an aluminum alloy, iron, stainless steel, or the like and having a rectangular or cylindrical shape can be used. The plate thickness of the container is preferably 0.5 mm or less, more preferably 0.3 mm or less.

ラミネートフィルムとしては、例えば、アルミニウム箔を樹脂フィルムで被覆した多層フィルムなどを挙げることができる。樹脂としては、ポリプロピレン(PP)、ポリエチレン(PE)、ナイロン、ポリエチレンテレフタレート(PET)などの高分子を用いることができる。また、ラミネートフィルムの厚さは0.2mm以下にすることが好ましい。アルミニウム箔の純度は99.5%以上が好ましい。 Examples of laminate films include multilayer films in which aluminum foil is coated with a resin film. Polymers such as polypropylene (PP), polyethylene (PE), nylon, and polyethylene terephthalate (PET) can be used as the resin. Also, the thickness of the laminate film is preferably 0.2 mm or less. The purity of the aluminum foil is preferably 99.5% or more.

アルミニウム合金からなる金属缶は、マンガン、マグネシウム、亜鉛、ケイ素などの元素を含むアルミニウム純度99.8%以下の合金から形成されることが好ましい。アルミニウム合金からなる金属缶の強度が飛躍的に増大することにより缶の肉厚を薄くすることができる。その結果、薄型で軽量かつ高出力で放熱性に優れた電池を実現することができる。 The metal can made of an aluminum alloy is preferably made of an alloy with an aluminum purity of 99.8% or less containing elements such as manganese, magnesium, zinc and silicon. The dramatic increase in the strength of the metal can made of aluminum alloy allows the thickness of the can to be reduced. As a result, it is possible to realize a battery that is thin, lightweight, high in output, and excellent in heat dissipation.

また樹脂フィルムを被覆しないステンレス箔(厚さ0.1~0.3mm)を用いて加工された薄型大判形状のカップ成型体を容器として用いることができる。 Also, a thin large-sized cup molded body processed using a stainless steel foil (thickness 0.1 to 0.3 mm) not covered with a resin film can be used as a container.

なお、電池の種類は、角形に限られず、円筒形、薄型、コイン型等の様々な種類にすることができる。また、二次電池は、正極と負極の間にセパレータを介在させた電極群を含み得る。電極群の形状は、扁平形状に限られず、例えば、円筒形、積層形状等にすることができる。 In addition, the type of battery is not limited to a rectangular type, and various types such as a cylindrical type, a thin type, and a coin type can be used. Also, the secondary battery may include an electrode group in which a separator is interposed between a positive electrode and a negative electrode. The shape of the electrode group is not limited to a flat shape, and may be, for example, a cylindrical shape, a laminated shape, or the like.

二次電池は、さらに電極群の正極と電気的に接続される正極端子および電極群の負極と電気的に接続される負極端子を含み得る。 The secondary battery may further include a positive terminal electrically connected to the positive electrode of the electrode group and a negative terminal electrically connected to the negative electrode of the electrode group.

(負極端子)
負極端子は、負極活物質のLi吸蔵放出電位において電気化学的に安定であり、かつ導電性を有する材料から形成することができる。具体的には、負極端子の材料としては、銅、ニッケル、ステンレス若しくはアルミニウム、又は、Mg,Ti,Zn,Mn,Fe,Cu,及びSiからなる群より選択される少なくとも1種の元素を含むアルミニウム合金が挙げられる。負極端子の材料としては、アルミニウム又はアルミニウム合金を用いることが好ましい。負極端子は、負極集電体との接触抵抗を低減するために、負極集電体と同様の材料からなることが好ましい。
(negative terminal)
The negative electrode terminal can be made of a material that is electrochemically stable at the Li absorption/discharge potential of the negative electrode active material and has conductivity. Specifically, the material of the negative electrode terminal includes copper, nickel, stainless steel, aluminum, or at least one element selected from the group consisting of Mg, Ti, Zn, Mn, Fe, Cu, and Si. An aluminum alloy is mentioned. As a material for the negative terminal, it is preferable to use aluminum or an aluminum alloy. In order to reduce contact resistance with the negative electrode current collector, the negative electrode terminal is preferably made of the same material as the negative electrode current collector.

(正極端子)
正極端子は、リチウムの酸化還元電位に対し3V以上4.5V以下の電位範囲(vs.Li/Li)において電気的に安定であり、且つ導電性を有する材料から形成することができる。正極端子の材料としては、アルミニウム、或いは、Mg、Ti、Zn、Mn、Fe、Cu及びSiからなる群より選択される少なくとも1種の元素を含むアルミニウム合金が挙げられる。正極端子は、正極集電体との接触抵抗を低減するために、正極集電体と同様の材料から形成されることが好ましい。
(Positive terminal)
The positive electrode terminal can be made of a material that is electrically stable and conductive in a potential range of 3 V to 4.5 V (vs. Li/Li + ) relative to the oxidation-reduction potential of lithium. Materials for the positive electrode terminal include aluminum or an aluminum alloy containing at least one element selected from the group consisting of Mg, Ti, Zn, Mn, Fe, Cu and Si. In order to reduce contact resistance with the positive electrode current collector, the positive electrode terminal is preferably made of the same material as the positive electrode current collector.

実施形態の二次電池は、バイポーラ構造を有する二次電池であり得る。これにより複数直列のセルと同等の電圧を有する二次電池を1個のセルで作製できる利点がある。 A secondary battery of an embodiment may be a secondary battery having a bipolar structure. As a result, there is an advantage that a secondary battery having a voltage equivalent to that of a plurality of series-connected cells can be produced with a single cell.

実施形態の二次電池の例を図1~図5を参照して説明する。 An example of the secondary battery of the embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 5. FIG.

図1及び図2に、金属製容器を用いた二次電池の一例を示す。 1 and 2 show an example of a secondary battery using a metal container.

電極群1は、矩形筒状の金属製容器2内に収納されている。電極群1は、正極3の正極活物質含有層及び負極4の負極活物質含有層の間にセパレータ5を介在させて偏平形状となるようにこれらを渦巻き状に捲回した構造を有する。セパレータ5は、正極活物質含有層または負極活物質含有層の表面を被覆している。図2に示すように、電極群1の端面に位置する正極3の端部の複数個所それぞれに帯状の正極リード6が電気的に接続されている。また、この端面に位置する負極4の端部の複数個所それぞれに帯状の負極リード7が電気的に接続されている。この複数ある正極リード6は、一つに束ねられた状態で正極導電タブ8と電気的に接続されている。正極リード6と正極導電タブ8から正極端子が構成されている。また、負極リード7は、一つに束ねられた状態で負極導電タブ9と接続されている。負極リード7と負極導電タブ9から負極端子が構成されている。金属製の封口板10は、金属製容器2の開口部に溶接等により固定されている。正極導電タブ8及び負極導電タブ9は、それぞれ、封口板10に設けられた取出穴から外部に引き出されている。封口板10の各取出穴の内周面は、正極導電タブ8及び負極導電タブ9との接触による短絡を回避するために、絶縁部材11で被覆されている。 The electrode group 1 is housed in a rectangular tubular metal container 2 . The electrode group 1 has a structure in which a positive electrode active material-containing layer of a positive electrode 3 and a negative electrode active material-containing layer of a negative electrode 4 are spirally wound with a separator 5 interposed between them to form a flat shape. The separator 5 covers the surface of the positive electrode active material containing layer or the negative electrode active material containing layer. As shown in FIG. 2 , strip-shaped positive electrode leads 6 are electrically connected to a plurality of positions on the end of the positive electrode 3 positioned on the end surface of the electrode group 1 . A strip-shaped negative electrode lead 7 is electrically connected to each of a plurality of locations on the end portion of the negative electrode 4 located on this end face. The plurality of positive electrode leads 6 are bundled together and electrically connected to the positive electrode conductive tab 8 . A positive terminal is composed of the positive lead 6 and the positive conductive tab 8 . Further, the negative electrode lead 7 is connected to the negative electrode conductive tab 9 in a bundled state. A negative terminal is composed of the negative lead 7 and the negative conductive tab 9 . The metal sealing plate 10 is fixed to the opening of the metal container 2 by welding or the like. The positive electrode conductive tab 8 and the negative electrode conductive tab 9 are drawn out from holes provided in the sealing plate 10, respectively. The inner peripheral surface of each extraction hole of the sealing plate 10 is covered with an insulating member 11 in order to avoid a short circuit due to contact with the positive electrode conductive tab 8 and the negative electrode conductive tab 9 .

図3及び図4に、ラミネートフィルム製外装部材を用いた二次電池の一例を示す。 3 and 4 show an example of a secondary battery using a laminated film exterior member.

図3及び図4に示すように、扁平状の捲回電極群1は、2枚の樹脂フィルムの間に金属層を介在したラミネートフィルムからなる袋状外装部材12内に収納されている。扁平状の捲回電極群1は、外側から負極4、セパレータ15、正極3、セパレータ15の順で積層した積層物を渦巻状に捲回し、この積層物をプレス成型することにより形成される。最外層の負極4は、図4に示すように負極集電体4aの内面側の片面に負極活物質を含む負極活物質含有層4bを形成した構成を有し、その他の負極4は、負極集電体4aの両面に負極活物質含有層4bを形成して構成されている。正極3は、正極集電体3aの両面に正極活物質含有層3bを形成して構成されている。 As shown in FIGS. 3 and 4, the flat wound electrode group 1 is housed in a bag-shaped exterior member 12 made of a laminated film with a metal layer interposed between two resin films. The flat wound electrode group 1 is formed by spirally winding a laminate in which the negative electrode 4, the separator 15, the positive electrode 3, and the separator 15 are laminated in this order from the outside, and press-molding the laminate. As shown in FIG. 4, the outermost negative electrode 4 has a structure in which a negative electrode active material containing layer 4b containing a negative electrode active material is formed on one side of the inner surface of a negative electrode current collector 4a, and the other negative electrodes 4 are negative electrodes. The negative electrode active material containing layer 4b is formed on both surfaces of the current collector 4a. The positive electrode 3 is configured by forming positive electrode active material-containing layers 3b on both sides of a positive electrode current collector 3a.

捲回電極群1の外周端近傍において、負極端子13は最外層の負極4の負極集電体4aに接続され、正極端子14は内側の正極3の正極集電体3aに接続されている。これらの負極端子13および正極端子14は、袋状外装部材12の開口部から外部に延出されている。袋状外装部材12の開口部をヒートシールすることにより捲回電極群1を密封している。ヒートシールする際、負極端子13および正極端子14は、この開口部にて袋状外装部材12により挟まれる。 In the vicinity of the outer peripheral end of the wound electrode group 1, the negative electrode terminal 13 is connected to the negative electrode current collector 4a of the outermost negative electrode 4, and the positive electrode terminal 14 is connected to the positive electrode current collector 3a of the inner positive electrode 3. These negative terminal 13 and positive terminal 14 are extended outside from the opening of the bag-shaped exterior member 12 . The wound electrode group 1 is sealed by heat-sealing the opening of the bag-shaped exterior member 12 . At the time of heat sealing, the negative electrode terminal 13 and the positive electrode terminal 14 are sandwiched by the bag-like exterior member 12 at this opening.

以上説明した第3の実施形態の二次電池によれば、第1の実施形態の活物質または第2の実施形態の電極を含むため、高容量で、大電流性能とサイクル寿命性能に優れた二次電池を提供することができる。
(第4の実施形態)
第4の実施形態の組電池は、第3の実施形態の二次電池を複数含む。
According to the secondary battery of the third embodiment described above, since it includes the active material of the first embodiment or the electrode of the second embodiment, it has a high capacity and is excellent in large current performance and cycle life performance. A secondary battery can be provided.
(Fourth embodiment)
The assembled battery of the fourth embodiment includes a plurality of secondary batteries of the third embodiment.

組電池の例には、電気的に直列及び/又は並列に接続された複数の単位セルを構成単位として含むもの、電気的に直列接続された複数の単位セルからなる第1ユニットまたは電気的に並列接続された複数の単位セルからなる第2ユニットを含むもの等を挙げることができる。これらの構成のうちの少なくとも一つの形態を組電池は含んでいて良い。 Examples of the assembled battery include those including a plurality of unit cells electrically connected in series and/or in parallel as a structural unit, a first unit composed of a plurality of electrically series-connected unit cells, or an electrically Examples include those including a second unit composed of a plurality of unit cells connected in parallel. The assembled battery may include at least one form of these configurations.

二次電池の複数個を電気的に直列及び/又は並列接続する形態の例には、それぞれが外装部材を備えた複数の電池を電気的に直列及び/又は並列接続するもの、共通の筐体内に収容された複数の電極群またはバイポーラ型電極体を電気的に直列及び/又は並列接続するものが含まれる。前者の具体例は、複数個の二次電池の正極端子と負極端子を金属製のバスバー(例えば、アルミニウム、ニッケル、銅)で接続するものである。後者の具体例は、1個の筐体内に複数個の電極群またはバイポーラ型電極体を隔壁により電気化学的に絶縁した状態で収容し、これらを電気的に直列接続するものである。二次電池の場合、電気的に直列接続する電池個数を5~7の範囲にすることにより、鉛蓄電池との電圧互換性が良好になる。鉛蓄電池との電圧互換性をより高くするには、単位セルを5個または6個直列接続した構成が好ましい。 Examples of forms in which a plurality of secondary batteries are electrically connected in series and/or in parallel include those in which a plurality of batteries each provided with an exterior member are electrically connected in series and/or in parallel; electrical series and/or parallel connection of a plurality of electrode groups or bipolar electrode bodies housed in the . A specific example of the former is to connect positive terminals and negative terminals of a plurality of secondary batteries with a metal bus bar (for example, aluminum, nickel, or copper). In the latter specific example, a plurality of electrode groups or bipolar electrode bodies are housed in one housing while being electrochemically insulated by partition walls, and these are electrically connected in series. In the case of secondary batteries, voltage compatibility with lead-acid batteries can be improved by setting the number of batteries electrically connected in series within the range of 5 to 7. A configuration in which five or six unit cells are connected in series is preferable for higher voltage compatibility with lead-acid batteries.

組電池が収納される筐体には、アルミニウム合金、鉄、ステンレスなどからなる金属缶、プラスチック容器等が使用できる。また、容器の板厚は、0.5mm以上にすることが望ましい。 As a housing for housing the assembled battery, a metal can made of aluminum alloy, iron, stainless steel, or the like, a plastic container, or the like can be used. Moreover, it is desirable that the plate thickness of the container is 0.5 mm or more.

組電池の一例を図5を参照して説明する。図5に示す組電池200は、図1に示す角型の二次電池100~100を単位セルとして複数備える。電池100の正極導電タブ8と、その隣に位置する電池100の負極導電タブ9とが、リードあるいはバスバー21によって電気的に接続されている。さらに、この電池100の正極導電タブ8とその隣に位置する電池100の負極導電タブ9とが、リードあるいはバスバー21によって電気的に接続されている。このように電池100~100間が直列に接続されている。 An example of an assembled battery will be described with reference to FIG. The assembled battery 200 shown in FIG. 5 includes a plurality of square secondary batteries 100 1 to 100 5 shown in FIG. 1 as unit cells. The positive conductive tab 8 of the battery 100-1 and the negative conductive tab 9 of the adjacent battery 100-2 are electrically connected by a lead or bus bar 21. FIG. Furthermore, the positive conductive tab 8 of this battery 100-2 and the negative conductive tab 9 of the adjacent battery 100-3 are electrically connected by leads or bus bars 21. FIG. In this way, the batteries 100 1 to 100 5 are connected in series.

以上説明した第4の実施形態の組電池は、第3の実施形態の二次電池を備えるため、高容量で、優れた充放電サイクル寿命と大電流性能とを実現することができる。
(第5の実施形態)
第5の実施形態に係る電池パックは、第1の実施形態に係る二次電池(単電池)を1個又は複数個具備することができる。複数の二次電池は、電気的に直列、並列、又は直列及び並列を組み合わせて接続され、組電池を構成することもできる。第5の実施形態に係る電池パックは、複数の組電池を含んでいてもよい。
Since the assembled battery of the fourth embodiment described above includes the secondary battery of the third embodiment, it is possible to achieve high capacity, excellent charge/discharge cycle life, and large current performance.
(Fifth embodiment)
The battery pack according to the fifth embodiment can include one or a plurality of secondary batteries (cells) according to the first embodiment. A plurality of secondary batteries can also be electrically connected in series, parallel, or a combination of series and parallel to form an assembled battery. A battery pack according to the fifth embodiment may include a plurality of assembled batteries.

第5の実施形態に係る電池パックは、保護回路を更に具備することができる。保護回路は、二次電池の充放電を制御する機能を有する。或いは、電池パックを電源として使用する装置(例えば、電子機器、自動車等)に含まれる回路を、電池パックの保護回路として使用することもできる。 The battery pack according to the fifth embodiment can further include a protection circuit. The protection circuit has a function of controlling charging and discharging of the secondary battery. Alternatively, a circuit included in a device that uses a battery pack as a power source (for example, an electronic device, an automobile, etc.) can also be used as a protection circuit for the battery pack.

また、第5の実施形態に係る電池パックは、通電用の外部端子を更に具備することもできる。通電用の外部端子は、二次電池からの電流を外部に出力するため、及び二次電池に電流を入力するためのものである。言い換えれば、電池パックを電源として使用する際、電流が通電用の外部端子を通して外部に供給される。また、電池パックを充電する際、充電電流(自動車等の車両の動力の回生エネルギーを含む)は通電用の外部端子を通して電池パックに供給される。 Also, the battery pack according to the fifth embodiment can further include an external terminal for power supply. The energizing external terminal is for outputting the current from the secondary battery to the outside and for inputting the current to the secondary battery. In other words, when the battery pack is used as a power source, current is supplied to the outside through the external terminals for power supply. Also, when charging the battery pack, a charging current (including regenerated energy from the power of a vehicle such as an automobile) is supplied to the battery pack through an external terminal for power supply.

次に、第5の実施形態に係る電池パックの一例について、図面を参照しながら説明する。 Next, an example of a battery pack according to a fifth embodiment will be described with reference to the drawings.

図6は、第5の実施形態に係る電池パックの一例を概略的に示す分解斜視図である。図7は、図6に示す電池パックの電気回路の一例を示すブロック図である。 FIG. 6 is an exploded perspective view schematically showing an example of a battery pack according to the fifth embodiment. 7 is a block diagram showing an example of an electric circuit of the battery pack shown in FIG. 6. FIG.

図6及び図7に示す電池パック300は、収容容器31と、蓋32と、保護シート33と、組電池200と、プリント配線基板34と、配線35と、図示しない絶縁板とを備えている。 A battery pack 300 shown in FIGS. 6 and 7 includes a container 31, a lid 32, a protective sheet 33, an assembled battery 200, a printed wiring board 34, wiring 35, and an insulating plate (not shown). .

図6に示す収容容器31は、長方形の底面を有する有底角型容器である。収容容器31は、保護シート33と、組電池200と、プリント配線基板34と、配線35とを収容可能に構成されている。蓋32は、矩形型の形状を有する。蓋32は、収容容器31を覆うことにより、上記組電池200等を収容する。収容容器31及び蓋32には、図示していないが、外部機器等へと接続するための開口部又は接続端子等が設けられている。 A storage container 31 shown in FIG. 6 is a bottomed rectangular container having a rectangular bottom surface. The storage container 31 is configured to be able to store the protective sheet 33 , the assembled battery 200 , the printed wiring board 34 , and the wiring 35 . Lid 32 has a rectangular shape. The lid 32 accommodates the assembled battery 200 and the like by covering the container 31 . Although not shown, the storage container 31 and the lid 32 are provided with openings, connection terminals, or the like for connection to an external device or the like.

組電池200は、複数の単電池100と、正極側リード22と、負極側リード23と、粘着テープ24とを備えている。 The assembled battery 200 includes a plurality of single cells 100 , a positive lead 22 , a negative lead 23 , and an adhesive tape 24 .

複数の単電池100の少なくとも1つは、第3の実施形態に係る二次電池である。複数の単電池100の各々は、図7に示すように電気的に直列に接続されている。複数の単電池100は、電気的に並列に接続されていてもよく、直列接続及び並列接続を組み合わせて接続されていてもよい。複数の単電池100を並列接続すると、直列接続した場合と比較して、電池容量が増大する。 At least one of the plurality of cells 100 is the secondary battery according to the third embodiment. Each of the plurality of cells 100 is electrically connected in series as shown in FIG. The plurality of single cells 100 may be electrically connected in parallel, or may be connected in a combination of series connection and parallel connection. When a plurality of unit cells 100 are connected in parallel, the battery capacity increases compared to when they are connected in series.

粘着テープ24は、複数の単電池100を締結している。粘着テープ24の代わりに、熱収縮テープを用いて複数の単電池100を固定してもよい。この場合、組電池200の両側面に保護シート33を配置し、熱収縮テープを周回させた後、熱収縮テープを熱収縮させて複数の単電池100を結束させる。 The adhesive tape 24 fastens the plurality of unit cells 100 . Instead of the adhesive tape 24, heat-shrinkable tape may be used to fix the plurality of unit cells 100. FIG. In this case, the protection sheets 33 are placed on both sides of the assembled battery 200 , the heat-shrinkable tape is wrapped around, and then the heat-shrinkable tape is heat-shrunk to bind the plurality of unit cells 100 together.

正極側リード22の一端は、組電池200に接続されている。正極側リード22の一端は、1以上の単電池100の正極と電気的に接続されている。負極側リード23の一端は、組電池200に接続されている。負極側リード23の一端は、1以上の単電池100の負極と電気的に接続されている。 One end of the positive lead 22 is connected to the assembled battery 200 . One end of the positive electrode lead 22 is electrically connected to the positive electrode of one or more cells 100 . One end of the negative lead 23 is connected to the assembled battery 200 . One end of the negative electrode lead 23 is electrically connected to the negative electrode of one or more cells 100 .

プリント配線基板34は、収容容器31の内側面のうち、一方の短辺方向の面に沿って設置されている。プリント配線基板34は、正極側コネクタ342と、負極側コネクタ343と、サーミスタ345と、保護回路346と、配線342a及び343aと、通電用の外部端子350と、プラス側配線(正側配線)348aと、マイナス側配線(負側配線)348bとを備えている。プリント配線基板34の一方の主面は、組電池200の一側面と向き合っている。プリント配線基板34と組電池200との間には、図示しない絶縁板が介在している。 The printed wiring board 34 is installed along one short-side surface of the inner surface of the container 31 . The printed wiring board 34 includes a positive connector 342, a negative connector 343, a thermistor 345, a protection circuit 346, wirings 342a and 343a, an external terminal 350 for conducting electricity, and a positive wiring (positive wiring) 348a. and a negative wiring (negative wiring) 348b. One main surface of the printed wiring board 34 faces one side surface of the assembled battery 200 . An insulating plate (not shown) is interposed between the printed wiring board 34 and the assembled battery 200 .

正極側コネクタ342に、正極側リード22の他端22aが電気的に接続されている。負極側コネクタ343に、負極側リード23の他端23aが電気的に接続されている。 The other end 22 a of the positive lead 22 is electrically connected to the positive connector 342 . The other end 23 a of the negative lead 23 is electrically connected to the negative connector 343 .

サーミスタ345は、プリント配線基板34の一方の主面に固定されている。サーミスタ345は、単電池100の各々の温度を検出し、その検出信号を保護回路346に送信する。 The thermistor 345 is fixed to one main surface of the printed wiring board 34 . The thermistor 345 detects the temperature of each cell 100 and transmits the detection signal to the protection circuit 346 .

通電用の外部端子350は、プリント配線基板34の他方の主面に固定されている。通電用の外部端子350は、電池パック300の外部に存在する機器と電気的に接続されている。通電用の外部端子350は、正側端子352と負側端子353とを含む。 An external terminal 350 for conducting electricity is fixed to the other main surface of the printed wiring board 34 . External terminal 350 for power supply is electrically connected to a device outside battery pack 300 . The external terminal 350 for energization includes a positive terminal 352 and a negative terminal 353 .

保護回路346は、プリント配線基板34の他方の主面に固定されている。保護回路346は、プラス側配線348aを介して正側端子352と接続されている。保護回路346は、マイナス側配線348bを介して負側端子353と接続されている。また、保護回路346は、配線342aを介して正極側コネクタ342に電気的に接続されている。保護回路346は、配線343aを介して負極側コネクタ343に電気的に接続されている。更に、保護回路346は、複数の単電池100の各々と配線35を介して電気的に接続されている。 The protection circuit 346 is fixed to the other main surface of the printed wiring board 34 . The protection circuit 346 is connected to the positive terminal 352 via a positive wiring 348a. The protection circuit 346 is connected to the negative terminal 353 via the negative wiring 348b. Also, the protection circuit 346 is electrically connected to the positive connector 342 via a wiring 342a. The protection circuit 346 is electrically connected to the negative connector 343 via wiring 343a. Furthermore, the protection circuit 346 is electrically connected to each of the plurality of cells 100 via the wiring 35 .

保護シート33は、収容容器31の長辺方向の両方の内側面と、組電池200を介してプリント配線基板34と向き合う短辺方向の内側面とに配置されている。保護シート33は、例えば、樹脂又はゴムからなる。 The protective sheets 33 are arranged on both inner side surfaces in the long side direction of the container 31 and on the inner side surface in the short side direction facing the printed wiring board 34 with the assembled battery 200 interposed therebetween. The protective sheet 33 is made of resin or rubber, for example.

保護回路346は、複数の単電池100の充放電を制御する。また、保護回路346は、サーミスタ345から送信される検出信号、又は、個々の単電池100若しくは組電池200から送信される検出信号に基づいて、保護回路346と外部機器への通電用の外部端子350(正側端子352、負側端子353)との電気的な接続を遮断する。 The protection circuit 346 controls charging and discharging of the plurality of cells 100 . In addition, based on the detection signal transmitted from the thermistor 345 or the detection signal transmitted from each unit cell 100 or the assembled battery 200, the protection circuit 346 and the external terminal for energizing the external device. 350 (positive terminal 352, negative terminal 353) is cut off.

サーミスタ345から送信される検出信号としては、例えば、単電池100の温度が所定の温度以上であることを検出した信号を挙げることができる。個々の単電池100若しくは組電池200から送信される検出信号としては、例えば、単電池100の過充電、過放電及び過電流を検出した信号を挙げることができる。個々の単電池100について過充電等を検出する場合、電池電圧を検出してもよく、正極電位又は負極電位を検出してもよい。後者の場合、参照極として用いるリチウム電極を個々の単電池100に挿入する。 Examples of the detection signal transmitted from the thermistor 345 include a signal that detects that the temperature of the unit cell 100 is equal to or higher than a predetermined temperature. Examples of detection signals transmitted from the individual cells 100 or the assembled battery 200 include signals that detect overcharge, overdischarge, and overcurrent of the cells 100 . When detecting overcharge or the like for each unit cell 100, the battery voltage may be detected, or the positive electrode potential or the negative electrode potential may be detected. In the latter case, a lithium electrode used as a reference electrode is inserted into each single cell 100 .

なお、保護回路346としては、電池パック300を電源として使用する装置(例えば、電子機器、自動車等)に含まれる回路を用いてもよい。 As the protection circuit 346, a circuit included in a device (for example, an electronic device, an automobile, etc.) that uses the battery pack 300 as a power source may be used.

また、この電池パック300は、上述したように通電用の外部端子350を備えている。したがって、この電池パック300は、通電用の外部端子350を介して、組電池200からの電流を外部機器に出力するとともに、外部機器からの電流を、組電池200に入力することができる。言い換えると、電池パック300を電源として使用する際には、組電池200からの電流が、通電用の外部端子350を通して外部機器に供給される。また、電池パック300を充電する際には、外部機器からの充電電流が、通電用の外部端子350を通して電池パック300に供給される。この電池パック300を車載用電池として用いた場合、外部機器からの充電電流として、車両の動力の回生エネルギーを用いることができる。 The battery pack 300 also has the external terminals 350 for power supply as described above. Therefore, the battery pack 300 can output current from the assembled battery 200 to an external device and input current from the external device to the assembled battery 200 via the external terminal 350 for power supply. In other words, when the battery pack 300 is used as a power source, current from the assembled battery 200 is supplied to the external device through the external terminals 350 for power supply. Also, when charging the battery pack 300 , a charging current from an external device is supplied to the battery pack 300 through the external terminal 350 for power supply. When this battery pack 300 is used as an on-vehicle battery, the regenerated energy of the motive power of the vehicle can be used as the charging current from the external device.

なお、電池パック300は、複数の組電池200を備えていてもよい。この場合、複数の組電池200は、直列に接続されてもよく、並列に接続されてもよく、直列接続及び並列接続を組み合わせて接続されてもよい。また、プリント配線基板34及び配線35は省略してもよい。この場合、正極側リード22及び負極側リード23を通電用の外部端子の正側端子と負側端子としてそれぞれ用いてもよい。 Note that the battery pack 300 may include a plurality of assembled batteries 200 . In this case, the plurality of assembled batteries 200 may be connected in series, may be connected in parallel, or may be connected in a combination of series connection and parallel connection. Also, the printed wiring board 34 and the wiring 35 may be omitted. In this case, the positive-side lead 22 and the negative-side lead 23 may be used as the positive-side terminal and the negative-side terminal, respectively, of the external terminals for electricity supply.

このような電池パックは、例えば大電流を取り出したときにサイクル性能が優れていることが要求される用途に用いられる。この電池パックは、具体的には、例えば、電子機器の電源、定置用電池、各種車両の車載用電池(鉄道車両用電池を含む)として用いられる。電子機器としては、例えば、デジタルカメラを挙げることができる。この電池パックは、車載用電池として特に好適に用いられる。 Such battery packs are used in applications that require excellent cycle performance when drawing a large current, for example. Specifically, this battery pack is used as, for example, a power supply for electronic equipment, a stationary battery, and a vehicle battery for various vehicles (including railroad vehicle batteries). Examples of electronic devices include digital cameras. This battery pack is particularly suitable for use as a vehicle battery.

第5の実施形態に係る電池パックは、第1の実施形態に係る活物質、第2の実施形態に係る電極、第3の実施形態に係る二次電池、又は第4の実施形態に係る組電池を備えている。したがって、高容量で、大電流性能とサイクル寿命性能とに優れた電池パックを実現することができる。 The battery pack according to the fifth embodiment includes the active material according to the first embodiment, the electrode according to the second embodiment, the secondary battery according to the third embodiment, or the assembly according to the fourth embodiment. Equipped with batteries. Therefore, it is possible to realize a battery pack having a high capacity and excellent large current performance and cycle life performance.

(第6の実施形態)
第6の実施形態によると、車両が提供される。この車両は、第5の実施形態に係る電池パックを搭載している。
(Sixth embodiment)
According to a sixth embodiment, a vehicle is provided. This vehicle is equipped with the battery pack according to the fifth embodiment.

第6の実施形態に係る車両において、電池パックは、例えば、車両の動力の回生エネルギーを回収するものである。車両は、この車両の運動エネルギーを回生エネルギーに変換する機構(例えばregenerator(再生器))を含んでいてもよい。 In the vehicle according to the sixth embodiment, the battery pack recovers, for example, regenerative energy of power of the vehicle. A vehicle may include a mechanism (eg, a regenerator) that converts the vehicle's kinetic energy into regenerative energy.

第6の実施形態に係る車両の例としては、例えば、二輪乃至四輪のハイブリッド電気自動車、二輪乃至四輪の電気自動車、アシスト自転車、及び鉄道用車両が挙げられる。 Examples of vehicles according to the sixth embodiment include two- to four-wheeled hybrid electric vehicles, two- to four-wheeled electric vehicles, assisted bicycles, and railway vehicles.

第6の実施形態に係る車両における電池パックの搭載位置は、特には限定されない。例えば、電池パックを自動車に搭載する場合、電池パックは、車両のエンジンルーム、車体後方又は座席の下に搭載することができる。 The mounting position of the battery pack in the vehicle according to the sixth embodiment is not particularly limited. For example, when the battery pack is installed in an automobile, the battery pack can be installed in the engine compartment of the vehicle, behind the vehicle body, or under the seat.

第6の実施形態に係る車両は、複数の電池パックを搭載してもよい。この場合、それぞれの電池パックが含む電池同士は、電気的に直列に接続されてもよく、電気的に並列に接続されてもよく、又は直列接続及び並列接続を組み合わせて電気的に接続されてもよい。例えば、各電池パックが組電池を含む場合は、組電池同士が電気的に直列に接続されてもよく、又は電気的に並列に接続されてもよく、直列接続及び並列接続を組み合わせて電気的に接続されてもよい。或いは、各電池パックが単一の電池を含む場合は、それぞれの電池同士が電気的に直列に接続されてもよく、電気的に並列に接続されてもよく、又は直列接続及び並列接続を組み合わせて電気的に接続されてもよい。 A vehicle according to the sixth embodiment may be equipped with a plurality of battery packs. In this case, the batteries included in each battery pack may be electrically connected in series, may be electrically connected in parallel, or may be electrically connected by combining series connection and parallel connection. good too. For example, when each battery pack includes an assembled battery, the assembled batteries may be electrically connected in series or may be electrically connected in parallel. may be connected to Alternatively, if each battery pack contains a single battery, the respective batteries may be electrically connected in series, electrically in parallel, or a combination of series and parallel connections. may be electrically connected.

次に、第6の実施形態に係る車両の一例について、図面を参照しながら説明する。 Next, an example of a vehicle according to a sixth embodiment will be described with reference to the drawings.

図8は、第6の実施形態に係る車両の一例を概略的に示す部分透過図である。 FIG. 8 is a partially transparent view schematically showing an example of a vehicle according to the sixth embodiment.

図8に示す車両400は、車両本体40と、第5の実施形態に係る電池パック300とを含んでいる。図8に示す例では、車両400は、四輪の自動車である。 A vehicle 400 shown in FIG. 8 includes a vehicle body 40 and a battery pack 300 according to the fifth embodiment. In the example shown in FIG. 8, vehicle 400 is a four-wheeled automobile.

この車両400は、複数の電池パック300を搭載してもよい。この場合、電池パック300が含む電池(例えば、単電池または組電池)は、直列に接続されてもよく、並列に接続されてもよく、直列接続及び並列接続を組み合わせて接続されてもよい。 This vehicle 400 may be equipped with a plurality of battery packs 300 . In this case, the batteries (eg, cells or assembled batteries) included in the battery pack 300 may be connected in series, connected in parallel, or connected in a combination of series connection and parallel connection.

図8では、電池パック300が車両本体40の前方に位置するエンジンルーム内に搭載されている例を図示している。上述したとおり、電池パック300は、例えば、車両本体40の後方又は座席の下に搭載してもよい。この電池パック300は、車両400の電源として用いることができる。また、この電池パック300は、車両400の動力の回生エネルギーを回収することができる。 FIG. 8 shows an example in which the battery pack 300 is installed in the engine room located in front of the vehicle body 40 . As described above, battery pack 300 may be mounted, for example, in the rear of vehicle body 40 or under the seat. This battery pack 300 can be used as a power source for vehicle 400 . Also, this battery pack 300 can recover the regenerated energy of the power of the vehicle 400 .

次に、図9を参照しながら、第6の実施形態に係る車両の実施態様について説明する。 Next, an embodiment of the vehicle according to the sixth embodiment will be described with reference to FIG.

図9は、第6の実施形態に係る車両における電気系統に関する制御システムの一例を概略的に示した図である。図9に示す車両400は、電気自動車である。 FIG. 9 is a diagram schematically showing an example of a control system for an electrical system in a vehicle according to the sixth embodiment. A vehicle 400 shown in FIG. 9 is an electric vehicle.

図9に示す車両400は、車両本体40と、車両用電源41と、車両用電源41の上位の制御装置である車両ECU(ECU:Electric Control Unit;電気制御装置)42と、外部端子(外部電源に接続するための端子)43と、インバータ44と、駆動モータ45とを備えている。 A vehicle 400 shown in FIG. 9 includes a vehicle main body 40, a vehicle power source 41, a vehicle ECU (ECU: Electric Control Unit) 42 that is a control device higher than the vehicle power source 41, and an external terminal (external A terminal 43 for connecting to a power supply, an inverter 44 and a drive motor 45 are provided.

車両400は、車両用電源41を、例えばエンジンルーム、自動車の車体後方又は座席の下に搭載している。なお、図9に示す車両400では、車両用電源41の搭載箇所については概略的に示している。 A vehicle 400 is equipped with a vehicle power source 41, for example, in an engine room, in the rear of a vehicle body, or under a seat. In the vehicle 400 shown in FIG. 9, the locations where the vehicle power supply 41 is mounted are schematically shown.

車両用電源41は、複数(例えば3つ)の電池パック300a、300b及び300cと、電池管理装置(BMU:Battery Management Unit)411と、通信バス412とを備えている。 The vehicle power supply 41 includes a plurality (eg, three) of battery packs 300 a , 300 b and 300 c , a battery management unit (BMU) 411 , and a communication bus 412 .

電池パック300aは、組電池200aと組電池監視装置301a(例えば、VTM:Voltage Temperature Monitoring)とを備えている。電池パック300bは、組電池200bと組電池監視装置301bとを備えている。電池パック300cは、組電池200cと組電池監視装置301cとを備えている。電池パック300a~300cは、前述の電池パック300と同様の電池パックであり、組電池200a~200cは、前述の組電池200と同様の組電池である。組電池200a~200cは、電気的に直列に接続されている。電池パック300a、300b、及び300cは、それぞれ独立して取り外すことが可能であり、別の電池パック300と交換することができる。 The battery pack 300a includes an assembled battery 200a and an assembled battery monitoring device 301a (for example, VTM: Voltage Temperature Monitoring). The battery pack 300b includes an assembled battery 200b and an assembled battery monitoring device 301b. The battery pack 300c includes an assembled battery 200c and an assembled battery monitoring device 301c. Battery packs 300a to 300c are battery packs similar to battery pack 300 described above, and assembled batteries 200a to 200c are assembled batteries similar to assembled battery 200 described above. The assembled batteries 200a-200c are electrically connected in series. Battery packs 300 a , 300 b , and 300 c can be independently removed and replaced with another battery pack 300 .

組電池200a~200cのそれぞれは、直列に接続された複数の単電池を備えている。複数の単電池の少なくとも1つは、第3の実施形態に係る二次電池である。組電池200a~200cは、それぞれ、正極端子413及び負極端子414を通じて充放電を行う。 Each of the assembled batteries 200a to 200c includes a plurality of cells connected in series. At least one of the plurality of cells is the secondary battery according to the third embodiment. The assembled batteries 200a to 200c charge and discharge through the positive terminal 413 and the negative terminal 414, respectively.

電池管理装置411は、組電池監視装置301a~301cとの間で通信を行い、車両用電源41に含まれる組電池200a~200cに含まれる単電池100のそれぞれについて電圧及び温度などに関する情報を収集する。これにより、電池管理装置411は、車両用電源41の保全に関する情報を収集する。 The battery management device 411 communicates with the assembled battery monitoring devices 301a to 301c, and collects information on the voltage, temperature, etc. of each of the cells 100 included in the assembled batteries 200a to 200c included in the vehicle power supply 41. do. Thereby, the battery management device 411 collects information on maintenance of the vehicle power source 41 .

電池管理装置411と組電池監視装置301a~301cとは、通信バス412を介して接続されている。通信バス412では、1組の通信線が複数のノード(電池管理装置411と1つ以上の組電池監視装置301a~301cと)で共有されている。通信バス412は、例えばCAN(Control Area Network)規格に基づいて構成された通信バスである。 The battery management device 411 and the assembled battery monitoring devices 301 a to 301 c are connected via a communication bus 412 . In communication bus 412, one set of communication lines is shared by a plurality of nodes (battery management device 411 and one or more assembled battery monitoring devices 301a to 301c). The communication bus 412 is, for example, a communication bus configured based on the CAN (Control Area Network) standard.

組電池監視装置301a~301cは、電池管理装置411からの通信による指令に基づいて、組電池200a~200cを構成する個々の単電池の電圧及び温度を計測する。ただし、温度は1つの組電池につき数箇所だけで測定することができ、全ての単電池の温度を測定しなくてもよい。 The assembled battery monitoring devices 301a to 301c measure the voltage and temperature of the individual single cells forming the assembled batteries 200a to 200c based on commands by communication from the battery management device 411. FIG. However, the temperature can be measured at only a few points per assembled battery, and it is not necessary to measure the temperature of all the single cells.

車両用電源41は、正極端子413と負極端子414との間の電気的な接続の有無を切り替える電磁接触器(例えば図9に示すスイッチ装置415)を有することもできる。スイッチ装置415は、組電池200a~200cへの充電が行われるときにオンになるプリチャージスイッチ(図示せず)、及び、組電池200a~200cからの出力が負荷へ供給されるときにオンになるメインスイッチ(図示せず)を含んでいる。プリチャージスイッチ及びメインスイッチのそれぞれは、スイッチ素子の近傍に配置されたコイルに供給される信号によりオン又はオフに切り替わるリレー回路(図示せず)を備えている。スイッチ装置415等の電磁接触器は、電池管理装置411又は車両400全体の動作を制御する車両ECU42からの制御信号に基づいて、制御される。 The vehicle power source 41 can also have an electromagnetic contactor (for example, the switch device 415 shown in FIG. 9) that switches between the presence or absence of electrical connection between the positive terminal 413 and the negative terminal 414 . The switch device 415 includes a precharge switch (not shown) that is turned on when the battery packs 200a to 200c are charged, and a switch device that is turned on when the output from the battery packs 200a to 200c is supplied to the load. and a main switch (not shown). Each of the precharge switch and the main switch has a relay circuit (not shown) that is switched on or off by a signal supplied to a coil arranged near the switch element. Electromagnetic contactors such as the switch device 415 are controlled based on control signals from the battery management device 411 or the vehicle ECU 42 that controls the operation of the vehicle 400 as a whole.

インバータ44は、入力された直流電圧を、モータ駆動用の3相の交流(AC)の高電圧に変換する。インバータ44の3相の出力端子は、駆動モータ45の各3相の入力端子に接続されている。インバータ44は、電池管理装置411又は車両全体の動作を制御するための車両ECU42からの制御信号に基づいて、制御される。インバータ44が制御されることにより、インバータ44からの出力電圧が調整される。 The inverter 44 converts the input DC voltage into a three-phase alternating current (AC) high voltage for driving the motor. Three-phase output terminals of the inverter 44 are connected to respective three-phase input terminals of the drive motor 45 . The inverter 44 is controlled based on a control signal from the battery management device 411 or the vehicle ECU 42 for controlling the operation of the entire vehicle. By controlling the inverter 44, the output voltage from the inverter 44 is adjusted.

駆動モータ45は、インバータ44から供給される電力により回転する。駆動モータ45の回転によって発生する駆動力は、例えば差動ギアユニットを介して車軸および駆動輪Wに伝達される。 The drive motor 45 is rotated by power supplied from the inverter 44 . A driving force generated by the rotation of the driving motor 45 is transmitted to the axle and the driving wheels W via, for example, a differential gear unit.

また、図示はしていないが、車両400は、回生ブレーキ機構を備えている。回生ブレーキ機構は、車両400を制動した際に駆動モータ45を回転させ、運動エネルギーを電気エネルギーとしての回生エネルギーに変換する。回生ブレーキ機構で回収した回生エネルギーは、インバータ44に入力され、直流電流に変換される。変換された直流電流は、車両用電源41に入力される。 In addition, although not shown, vehicle 400 includes a regenerative braking mechanism. The regenerative braking mechanism rotates the drive motor 45 when the vehicle 400 is braked, and converts kinetic energy into regenerative energy as electrical energy. The regenerative energy recovered by the regenerative brake mechanism is input to the inverter 44 and converted into direct current. The converted DC current is input to vehicle power source 41 .

車両用電源41の負極端子414には、接続ラインL1の一方の端子が接続されている。接続ラインL1の他方の端子は、インバータ44の負極入力端子417に接続されている。接続ラインL1には、負極端子414と負極入力端子417との間に電池管理装置411内の電流検出部(電流検出回路)416が設けられている。 One terminal of the connection line L<b>1 is connected to the negative terminal 414 of the vehicle power source 41 . The other terminal of the connection line L1 is connected to the negative input terminal 417 of the inverter 44 . A current detection unit (current detection circuit) 416 in the battery management device 411 is provided between the negative terminal 414 and the negative input terminal 417 on the connection line L1.

車両用電源41の正極端子413には、接続ラインL2の一方の端子が、接続されている。接続ラインL2の他方の端子は、インバータ44の正極入力端子418に接続されている。接続ラインL2には、正極端子413と正極入力端子418との間にスイッチ装置415が設けられている。 One terminal of the connection line L2 is connected to the positive terminal 413 of the vehicle power source 41 . The other terminal of the connection line L2 is connected to the positive input terminal 418 of the inverter 44 . A switch device 415 is provided between the positive terminal 413 and the positive input terminal 418 on the connection line L2.

外部端子43は、電池管理装置411に接続されている。外部端子43は、例えば、外部電源に接続することができる。 The external terminal 43 is connected to the battery management device 411 . The external terminal 43 can be connected to, for example, an external power supply.

車両ECU42は、運転者などの操作入力に応答して電池管理装置411を含む他の管理装置及び制御装置とともに車両用電源41、スイッチ装置415、及びインバータ44等を協調制御する。車両ECU42等の協調制御によって、車両用電源41からの電力の出力及び車両用電源41の充電等が制御され、車両400全体の管理が行われる。電池管理装置411と車両ECU42との間では、通信線により、車両用電源41の残容量など、車両用電源41の保全に関するデータ転送が行われる。 The vehicle ECU 42 cooperatively controls the vehicle power source 41, the switch device 415, the inverter 44, and the like together with other management devices and control devices including the battery management device 411 in response to operation input by the driver or the like. The cooperative control of the vehicle ECU 42 and the like controls the output of electric power from the vehicle power source 41, the charging of the vehicle power source 41, and the like, and manages the vehicle 400 as a whole. Between the battery management device 411 and the vehicle ECU 42, data transfer related to the maintenance of the vehicle power source 41, such as the remaining capacity of the vehicle power source 41, is performed via a communication line.

第6の実施形態に係る車両は、第5の実施形態に係る電池パックを搭載している。したがって、低温から高温に亘る広い温度範囲で走行性能に優れた車両を実現することができる。 A vehicle according to the sixth embodiment is equipped with the battery pack according to the fifth embodiment. Therefore, it is possible to realize a vehicle with excellent running performance over a wide temperature range from low to high temperatures.

以下、本発明の実施例を図面を参照して詳細に説明するが、本発明は以下に掲載される実施例に限定されるものでない。
(実施例1)
正極活物質に、平均二次粒子径が5μmのリチウムニッケルコバルトマンガン酸化物(LiNi0.6Co0.2Mn0.2)を用いた。正極活物質90重量%に対し、導電剤としてアセチレンブラックを5重量%、結着剤として5重量%のPVdFをそれぞれ配合した。これらをn-メチルピロリドン(NMP)溶媒に分散してスラリーを調製した後、スラリーを厚さ15μmのアルミニウム合金箔(純度99%)の両面に塗布し、乾燥し、プレス工程を経て、片面当りの正極材料層(正極活物質含有層)の厚さが38μm、電極密度2.0g/cm3の正極を作製した。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings, but the present invention is not limited to the embodiments listed below.
(Example 1)
Lithium nickel cobalt manganese oxide (LiNi 0.6 Co 0.2 Mn 0.2 O 2 ) having an average secondary particle size of 5 μm was used as the positive electrode active material. 5% by weight of acetylene black as a conductive agent and 5% by weight of PVdF as a binder were mixed with 90% by weight of the positive electrode active material. After dispersing these in an n-methylpyrrolidone (NMP) solvent to prepare a slurry, the slurry was applied to both sides of a 15 μm thick aluminum alloy foil (purity 99%), dried, and subjected to a pressing process. A positive electrode having a thickness of the positive electrode material layer (positive electrode active material-containing layer) of 38 μm and an electrode density of 2.0 g/cm 3 was produced.

次に、負極活物質を合成するため、平均粒子径0.1μmの酸化チタン粉末(アナターゼ型TiO)と平均粒子径0.1μmの五酸化ニオブ粉末(Nb:純度99.9%、Kを0.05%とTaを0.05%含有)をモル比で1:1となるように秤量し、混合した。この粉末を1000℃で20時間熱処理を施した。得られた試料は、粉末X線回折測定から回折図が得られ、リートベルト法による結晶構造解析結果から、合成した試料が目的とする単斜晶型の結晶を有することが確認された。平均一次粒子径は1μmであった。 Next, in order to synthesize a negative electrode active material, titanium oxide powder (anatase-type TiO 2 ) having an average particle size of 0.1 μm and niobium pentoxide powder having an average particle size of 0.1 μm (Nb 2 O 5 : purity 99.9% , containing 0.05% K and 0.05% Ta) were weighed and mixed at a molar ratio of 1:1. This powder was heat-treated at 1000° C. for 20 hours. A diffraction pattern was obtained from powder X-ray diffraction measurement of the obtained sample, and it was confirmed from the results of crystal structure analysis by the Rietveld method that the synthesized sample had the desired monoclinic crystals. The average primary particle size was 1 μm.

TiとNbの元素のモル比率は、ICP分析を行うことで得られた。ICP分析は、具体的には、いったん試料となる活物質をPtるつぼに計り取り、アルカリ溶融にて分解を行い、測定溶液を作製した。そして、NbおよびTiは内標準法を用いるICP発光分析法株式会社日立ハイテクサイエンス社製SPS-4000)にて定量測定した。その結果、試料の組成はTiK0.002Ta0.001Nb1.99で表された。Tiモル数に対するNbモル数の比(α/β)は1.99であった。
得られたTiK0.002Ta0.001Nb1.99粉末を、平均繊維径20nm、Co,Ni及びFeからなる金属元素を含む多層カーボンナノチューブ(MCNT)の粉末5重量%を分散させた水溶液に加え、攪拌混合して均一に分散させた。なお、金属元素重量の炭素繊維の炭素重量に対する比率(γ/σ)は、前述の方法で測定され、0.001であった。また、炭素繊維の繊維径に対する繊維長の比率(繊維長/繊維径)は200であった。その後、この分散液に、結着剤としてセルロースナノファイバー(CeNF),カルボキシメチルセルロース(CMC)及びスチレンブタジエンゴム(SBR)と、導電剤として黒鉛とアセチレンブラック(AB)を加え、ボールミルを用いて回転数1000rpmで、かつ攪拌時間が2時間の条件で攪拌を行い、負極スラリーを作製した。TiK0.002Ta0.001Nb1.99とMCNTと黒鉛とABとCeNFとCMCとSBRの配合の重量比率は、90:2:3:1:1:1:2に調整した。炭素繊維の添加比率(ニオブチタン複合酸化物粒子の重量に対する炭素繊維重量の比率)を下記表1に示す。
得られたスラリーを厚さ15μmのアルミニウム箔(純度99.3%)に塗布し、乾燥し、加熱プレス工程を経ることにより、片面当りの負極材料層(負極活物質含有層)の厚さが30μm、電極密度が2.7g/cm3の負極を作製した。また、負極材料層のBET比表面積(負極材料層1g当りの表面積)は5m2/gであった。
The molar ratio of Ti and Nb elements was obtained by performing ICP analysis. Specifically, in the ICP analysis, an active material to be a sample was once weighed in a Pt crucible and decomposed by alkali fusion to prepare a measurement solution. Then, Nb and Ti were quantitatively measured by ICP emission spectrometry using an internal standard method (SPS-4000 manufactured by Hitachi High-Tech Science Co., Ltd.). As a result, the composition of the sample was expressed as TiK0.002Ta0.001Nb1.99O7 . The ratio of Nb mole number to Ti mole number (α/β) was 1.99.
The resulting TiK 0.002 Ta 0.001 Nb 1.99 O 7 powder was dispersed with 5% by weight of multi-walled carbon nanotube (MCNT) powder containing metal elements consisting of Co, Ni and Fe with an average fiber diameter of 20 nm. It was added to the aqueous solution and stirred to mix and uniformly dispersed. The ratio (γ/σ) of the metal element weight to the carbon weight of the carbon fiber was 0.001 as measured by the method described above. Also, the ratio of the fiber length to the fiber diameter of the carbon fibers (fiber length/fiber diameter) was 200. After that, cellulose nanofiber (CeNF), carboxymethyl cellulose (CMC) and styrene-butadiene rubber (SBR) as binders, and graphite and acetylene black (AB) as conductive agents are added to this dispersion, and rotated using a ball mill. Stirring was performed at several 1000 rpm for a stirring time of 2 hours to prepare a negative electrode slurry. The weight ratio of TiK0.002Ta0.001Nb1.99O7 , MCNT, graphite, AB, CeNF, CMC and SBR was adjusted to 90:2:3:1:1:1:2. Table 1 below shows the carbon fiber addition ratio (the ratio of the carbon fiber weight to the weight of the niobium-titanium composite oxide particles).
The resulting slurry was applied to a 15 μm-thick aluminum foil (purity 99.3%), dried, and subjected to a hot press process to reduce the thickness of the negative electrode material layer (negative electrode active material-containing layer) per side. A negative electrode having a thickness of 30 μm and an electrode density of 2.7 g/cm 3 was produced. The BET specific surface area (surface area per 1 g of the negative electrode material layer) of the negative electrode material layer was 5 m 2 /g.

一方、パルプを原料とする厚さ12μm、気孔率65%、平均繊維径1μmの再生セルロース繊維製セパレータを正極に接触させて覆った。負極をセパレータを介して正極に対向するように重ね、負極活物質含有層でセパレータを介して正極活物質含有層を覆い、これらを渦巻状に捲回して電極群を作製した。 On the other hand, a regenerated cellulose fiber separator made from pulp and having a thickness of 12 μm, a porosity of 65%, and an average fiber diameter of 1 μm was brought into contact with and covered with the positive electrode. The negative electrode was stacked so as to face the positive electrode with the separator interposed therebetween, and the negative electrode active material-containing layer was covered with the negative electrode active material-containing layer with the separator interposed therebetween.

この電極群をさらにプレスすることにより扁平状に成形した。厚さが0.3mmのアルミニウム合金(Al純度99%)からなる薄型の金属缶からなる容器に電極群を収納した。 This electrode group was further pressed to form a flat shape. The electrode group was housed in a container made of a thin metal can made of an aluminum alloy (Al purity 99%) having a thickness of 0.3 mm.

一方、有機溶媒として、プロピレンカーボネート(PC)、エチレンカーボネート(EC)、ジエチルカーボネート(DEC)の混合溶媒(体積比率25:25:50)にリチウム塩としての六フッ化リン酸リチウム(LiPF)を1.2mol/L溶解することにより液状の有機電解質(非水電解液)を調製した。この非水電解質を容器内の電極群に注液し、前述した図1に示す構造を有し、厚さ14mm、幅62mm、高さ94mmの薄型の非水電解質二次電池を作製した。電池の放電容量は10Ahで、中間電圧(50%放電時の電圧)は2.25Vであった。
(実施例2~18および比較例1~6)
モル比(α/β)、炭素繊維中の金属元素の種類、重量比率(γ/σ)、炭素繊維の平均繊維径、M元素の種類とw、ニオブチタン複合酸化物粒子の平均一次粒子径、炭素繊維の添加比率(炭素繊維/ニオブチタン複合酸化物)を下記表1,2に示すようにすること以外は、実施例1で説明したのと同様にして薄型の非水電解質二次電池を作製した。
On the other hand, as an organic solvent, lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ) as a lithium salt was added to a mixed solvent of propylene carbonate (PC), ethylene carbonate (EC), and diethyl carbonate (DEC) (volume ratio 25:25:50). was dissolved at 1.2 mol/L to prepare a liquid organic electrolyte (non-aqueous electrolyte). This non-aqueous electrolyte was injected into the electrode group in the container to fabricate a thin non-aqueous electrolyte secondary battery having the structure shown in FIG. The battery had a discharge capacity of 10 Ah and an intermediate voltage (voltage at 50% discharge) of 2.25V.
(Examples 2-18 and Comparative Examples 1-6)
molar ratio (α/β), type of metal element in carbon fiber, weight ratio (γ/σ), average fiber diameter of carbon fiber, type and w of element M, average primary particle size of niobium titanium composite oxide particles, A thin non-aqueous electrolyte secondary battery was fabricated in the same manner as described in Example 1, except that the addition ratio of carbon fiber (carbon fiber/niobium titanium composite oxide) was as shown in Tables 1 and 2 below. bottom.

得られた二次電池について、25℃で1Cレートの定電流で3.0Vまで1.5時間で充電した後、1.5Vまで1Cレートで放電した時の放電容量を測定した。サイクル試験として、25℃で1Cレートの定電流で3.0Vまで1.5時間で充電した後、1.5Vまで1Cレートで放電する充放電サイクルを繰り返し、容量低下幅が20%となったサイクル数をサイクル寿命回数とした。大電流放電性能として、1C放電容量に対する10C放電容量の容量維持率を求めた。これらの測定結果を下記表3,4に示す。 The obtained secondary battery was charged at a constant current of 1 C rate at 25° C. to 3.0 V in 1.5 hours, and then discharged to 1.5 V at a 1 C rate to measure the discharge capacity. As a cycle test, after charging to 3.0 V in 1.5 hours at a constant current of 1 C rate at 25 ° C., charging and discharging cycles of discharging to 1.5 V at a 1 C rate were repeated, and the capacity decrease width was 20%. The number of cycles was taken as the number of cycle life. As the large current discharge performance, the capacity retention ratio of the 10C discharge capacity to the 1C discharge capacity was determined. These measurement results are shown in Tables 3 and 4 below.

Figure 0007258607000002
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Figure 0007258607000003
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Figure 0007258607000004
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Figure 0007258607000005
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表1~4から明らかなように、実施例1~18の電池は、比較例1~と同等またはそれ以上の電池容量を実現しつつ、サイクル寿命と大電流放電性能(10C放電容量維持率)が比較例1~よりも優れる。特に、電池容量は、実施例2、3、6,10、16が優れていた。大電流放電性能おいては、実施例3、9、16が優れた性能を得た。また、サイクル寿命においては実施例1,3、5、7、9、11、16、17が優れた性能を得た。
As is clear from Tables 1 to 4, the batteries of Examples 1 to 18 achieved battery capacities equal to or greater than those of Comparative Examples 1 to 6 , while maintaining cycle life and large current discharge performance (10C discharge capacity retention rate ) is superior to Comparative Examples 1-6 . In particular, Examples 2, 3, 6, 10 and 16 were excellent in battery capacity. In terms of large current discharge performance, Examples 3, 9 and 16 obtained excellent performance. Moreover, in terms of cycle life, Examples 1, 3, 5, 7, 9, 11, 16 and 17 obtained excellent performance.

また、実施例3,13~17の比較により、添加比率が0.1重量%以上5重量%以下の範囲においては、添加比率が高い方が、放電容量、サイクル寿命、大電流放電性能に優れていることがわかる。 Further, by comparing Examples 3 and 13 to 17, in the range of 0.1% by weight or more and 5% by weight or less, the higher the addition ratio, the better the discharge capacity, the cycle life, and the large current discharge performance. It can be seen that

実施例11,12と、炭素繊維の平均繊維径が10nm以上90nm以下の範囲である他の実施例とを比較すると、実施例11,12は、サイクル寿命性能が優れており、高い水準にある一方で、大電流放電性能が70%代に留まっている。実施例6,7,8,18の結果から、平均一次粒子径が小さい方が大電流放電性能に優れ、平均一次粒子径が大きい方が優れたサイクル寿命性能を得られやすいと言える。 Comparing Examples 11 and 12 with other examples in which the average fiber diameter of the carbon fibers is in the range of 10 nm or more and 90 nm or less, Examples 11 and 12 are excellent in cycle life performance and are at a high level. On the other hand, the large current discharge performance remains in the 70% range. From the results of Examples 6, 7, 8, and 18, it can be said that the smaller the average primary particle size is, the better the large current discharge performance is, and the larger the average primary particle size is, the better the cycle life performance is likely to be obtained.

比較例1は、(1)式を満たし、かつ平均一次粒子径が0.05μm以上2μm以下の単斜晶型のニオブチタン複合酸化物粒子を含むものの、炭素繊維を用いていないため、容量、サイクル寿命及び大電流放電性能が実施例に比して劣っている。比較例2は、炭素繊維を含まないばかりか、ニオブチタン複合酸化物粒子の組成が(1)式から外れているため、比較例1に比して容量が低い。比較例3~5は、(1)式を満たすものの、(2)式、w及び平均一次粒径が適正範囲から外れているため、容量、サイクル寿命及び大電流放電性能が実施例に比して劣っている。一方、比較例6は、(1)式、(2)式、w及び平均一次粒径が適正範囲から外れているため、容量、サイクル寿命及び大電流放電性能が実施例に比して劣っている Comparative Example 1 satisfies the formula (1) and contains monoclinic niobium-titanium composite oxide particles having an average primary particle size of 0.05 μm or more and 2 μm or less. Life and large current discharge performance are inferior to those of Examples. Comparative Example 2 has a lower capacity than Comparative Example 1 because not only does it contain no carbon fiber, but also the composition of the niobium-titanium composite oxide particles is outside the formula (1). Comparative Examples 3 to 5 satisfy the formula (1), but the formula (2), w and the average primary particle size are out of the appropriate range, so the capacity, cycle life and high current discharge performance are lower than those of the examples. inferior. On the other hand, in Comparative Example 6, the formulas (1) and (2), w, and the average primary particle size were out of the appropriate ranges, so the capacity, cycle life, and high-current discharge performance were inferior to those of Examples. there is

実施例1の負極活物質のSEM写真を図10、図11に示す。図10に示す通り、視野内のニオブチタン複合酸化物粒子500は、凝集したものが少なく、独立した一次粒子を多く含む。ニオブチタン複合酸化物粒子500を拡大したのが、図11に示すSEM写真である。図11に示す通り、ニオブチタン複合酸化物粒子500の表面の少なくとも一部に、カーボンナノチューブ501が付着している。実施例2~18の負極活物質についても、SEM観察により、ニオブチタン複合酸化物粒子の表面の少なくとも一部に、カーボンナノチューブが付着していることを確認した。 SEM photographs of the negative electrode active material of Example 1 are shown in FIGS. As shown in FIG. 10, the niobium-titanium composite oxide particles 500 within the field of view contain few aggregated particles and many independent primary particles. The SEM photograph shown in FIG. 11 is an enlarged view of the niobium-titanium composite oxide particles 500 . As shown in FIG. 11 , carbon nanotubes 501 adhere to at least part of the surface of niobium-titanium composite oxide particles 500 . As for the negative electrode active materials of Examples 2 to 18, it was confirmed by SEM observation that carbon nanotubes adhered to at least part of the surface of the niobium-titanium composite oxide particles.

以上説明した少なくとも一つの実施形態または実施例の活物質によれば、(1)式を満たし、平均一次粒子径が0.05μm以上2μm以下の単斜晶型のニオブチタン複合酸化物粒子と、Fe、Co及びNiからなる群から選択される1種類以上の金属元素を含有し、(2)式を満たし、かつ平均繊維径が5nm以上100nm以下の範囲の炭素繊維とを含むため、大電流性能とサイクル寿命性能とに優れた電極用活物質を提供することができる。 According to the active material of at least one embodiment or example described above, the monoclinic niobium-titanium composite oxide particles satisfying the formula (1) and having an average primary particle size of 0.05 μm or more and 2 μm or less, and Fe , contains one or more metal elements selected from the group consisting of Co and Ni, satisfies the formula (2), and has an average fiber diameter of 5 nm or more and 100 nm or less. and cycle life performance can be provided.

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 While several embodiments of the invention have been described, these embodiments have been presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and modifications can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the scope of the invention described in the claims and equivalents thereof.

1…電極群、2…容器(外装部材)、3…正極、3a…正極集電体、3b…正極活物質含有層、4…負極、4a…負極集電体、4b…負極活物質含有層、5…セパレータ、6…正極リード、7…負極リード、8…正極導電タブ、9…負極導電タブ、10…封口板、11…絶縁部材、12…外装部材、13…負極端子、14…正極端子、21…リード(バスバー)、34…プリント配線基板、40…車両本体、41…車両用電源、42…車両ECU、43…外部端子、44…インバータ、45…駆動モータ、100…単位電池、100~100…二次電池、200…組電池、200a~c…組電池、300…電池パック、300a~c…電池パック、301a~c…組電池監視装置、345…サーミスタ、346…保護回路、350…通電用の外部端子、400…車両、411…電池管理装置、412…通信バス、413…正極端子、414…負極端子、L1、L2…接続ライン、W…駆動輪。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Electrode group 2... Container (packing member) 3... Positive electrode 3a... Positive electrode collector 3b... Positive electrode active material containing layer 4... Negative electrode 4a... Negative electrode collector 4b... Negative electrode active material containing layer , 5... separator, 6... positive electrode lead, 7... negative electrode lead, 8... positive electrode conductive tab, 9... negative electrode conductive tab, 10... sealing plate, 11... insulating member, 12... exterior member, 13... negative electrode terminal, 14... positive electrode Terminal 21 Lead (bus bar) 34 Printed wiring board 40 Vehicle body 41 Vehicle power supply 42 Vehicle ECU 43 External terminal 44 Inverter 45 Drive motor 100 Unit battery 100 1 to 100 5 secondary battery 200 assembled battery 200a to c assembled battery 300 battery pack 300a to c battery pack 301a to c assembled battery monitoring device 345 thermistor 346 protection Circuit 350 External terminals for energization 400 Vehicle 411 Battery management device 412 Communication bus 413 Positive terminal 414 Negative terminal L1, L2 Connection line W Drive wheel.

Claims (12)

下記(1)式を満たし、かつLiイオンを吸蔵放出することが可能な単斜晶型のニオブチタン複合酸化物粒子と、
前記ニオブチタン複合酸化物粒子の表面の少なくとも一部を被覆し、Fe、Co及びNiからなる群から選択される1種類以上の金属元素を含有し、かつ下記(2)式を満たす平均繊維径5nm以上100nm以下の範囲の炭素繊維とを含み、前記ニオブチタン複合酸化物粒子の平均一次粒子径が0.05μm以上2μm以下の範囲である、活物質。
1.5≦(α/β)≦2.5 (1)
1/10000≦(γ/σ)≦1/100 (2)
但し、αは前記ニオブチタン複合酸化物粒子のNbのモル数で、βは前記ニオブチタン複合酸化物粒子のTiのモル数で、γは前記炭素繊維中の金属元素の重量で、σは前記炭素繊維の炭素重量である。
Monoclinic niobium-titanium composite oxide particles that satisfy the following formula (1) and are capable of intercalating and deintercalating Li ions;
An average fiber diameter of 5 nm, which covers at least part of the surface of the niobium-titanium composite oxide particles, contains one or more metal elements selected from the group consisting of Fe, Co and Ni, and satisfies the following formula (2): and carbon fibers having a diameter of 100 nm or less, and the niobium-titanium composite oxide particles have an average primary particle diameter of 0.05 μm or more and 2 μm or less.
1.5≦(α/β)≦2.5 (1)
1/10000≤(γ/σ)≤1/100 (2)
where α is the number of moles of Nb in the niobium-titanium composite oxide particles, β is the number of moles of Ti in the niobium-titanium composite oxide particles, γ is the weight of all metal elements in the carbon fiber, and σ is the carbon is the carbon weight of the fiber.
前記ニオブチタン複合酸化物粒子は、LiTiMNb2±y7±z(0≦x≦5、0≦y≦0.5、-0.3≦z≦0.3、0≦w≦0.01、MはTi及びNb以外の少なくとも一種類の金属)で表される単斜晶型のニオブチタン複合酸化物を含む、請求項1に記載の活物質。 The niobium-titanium composite oxide particles are Li x TiM w Nb 2±y O 7±z (0≦x≦5, 0≦y≦0.5, −0.3≦z≦0.3, 0≦w≦ 0.01, and M is at least one kind of metal other than Ti and Nb). 前記Mは、K及びTaよりなる群から選ばれる少なくとも一種の金属元素を含む、請求項2に記載の活物質。 3. The active material according to claim 2, wherein said M includes at least one metal element selected from the group consisting of K and Ta. 前記wは下記(3)式を満たす、請求項2~3のいずれか1項に記載の活物質。
0.001≦w≦0.005 (3)
4. The active material according to claim 2, wherein w satisfies the following formula (3).
0.001≤w≤0.005 (3)
前記(γ/σ)の値は、下記(4)式を満たす、請求項1~4のいずれか1項に記載の活物質。
1.5/10000≦(γ/σ)≦1/1000 (4)
The active material according to any one of claims 1 to 4, wherein the value of (γ/σ) satisfies the following formula (4).
1.5/10000≤(γ/σ)≤1/1000 (4)
請求項1~5のいずれか1項に記載の活物質を含む、電極。 An electrode comprising the active material according to any one of claims 1-5. 正極と、請求項1~5のいずれか1項に記載の活物質を含む負極と、非水電解質とを含む、二次電池。 A secondary battery comprising a positive electrode, a negative electrode containing the active material according to any one of claims 1 to 5, and a non-aqueous electrolyte. 請求項7に記載の二次電池を含む電池パック。 A battery pack comprising the secondary battery according to claim 7 . 通電用の外部端子と、
保護回路と
を更に具備する請求項8に記載の電池パック。
an external terminal for energization;
9. The battery pack of claim 8, further comprising a protection circuit.
複数の前記二次電池を具備し、
前記二次電池が、直列、並列、又は直列及び並列を組み合わせて電気的に接続されている請求項8又は9に記載の電池パック。
comprising a plurality of the secondary batteries,
The battery pack according to claim 8 or 9, wherein the secondary batteries are electrically connected in series, in parallel, or in a combination of series and parallel.
請求項8~10の何れか1項に記載の電池パックを搭載した車両。 A vehicle equipped with the battery pack according to any one of claims 8 to 10. 前記車両の運動エネルギーを回生エネルギーに変換する機構を含む請求項11に記載の車両。 12. The vehicle of claim 11, including a mechanism for converting kinetic energy of the vehicle into regenerative energy.
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Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20230109890A1 (en) * 2020-03-26 2023-04-13 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Negative electrode for secondary batteries, and secondary battery
CN113871789A (en) * 2020-06-30 2021-12-31 福特全球技术公司 Battery pack ventilation assembly and system for electrified vehicles
CN112994205B (en) * 2021-03-29 2025-06-27 东莞新能德科技有限公司 Devices using battery packs
JPWO2022265116A1 (en) 2021-06-18 2022-12-22
JP7480096B2 (en) * 2021-09-08 2024-05-09 株式会社東芝 Active material, electrode, secondary battery, battery pack, and vehicle
CN114284490B (en) * 2021-12-03 2023-04-11 齐鲁工业大学 Stannous phosphate battery cathode material and preparation method and application thereof
CN114300671B (en) 2021-12-28 2024-04-12 蜂巢能源科技股份有限公司 Graphite composite negative electrode material and preparation method and application thereof
US20230216029A1 (en) * 2021-12-30 2023-07-06 Rivian Ip Holdings, Llc Metal phosphate coatings for li-ion batteries
CN114388275B (en) * 2022-01-20 2024-09-27 重庆大学 A TiC nanotube array material and its preparation method and application
CN120770075A (en) * 2023-02-20 2025-10-10 株式会社杰士汤浅国际 Positive electrode for energy storage element, energy storage element, and energy storage device
JP2026056113A (en) * 2024-09-19 2026-04-01 株式会社東芝 Electrodes, secondary batteries, battery packs, and vehicles
JP2026056120A (en) * 2024-09-19 2026-04-01 株式会社東芝 Electrodes, secondary batteries, battery packs, and vehicles
JP2026056115A (en) * 2024-09-19 2026-04-01 株式会社東芝 Electrodes, secondary batteries, battery packs, and vehicles

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004319186A (en) 2003-04-14 2004-11-11 Sony Corp Non-aqueous electrolyte battery
JP2014019619A (en) 2012-07-20 2014-02-03 Ube Ind Ltd Fine carbon dispersion liquid and method of producing the same, and electrode paste and electrode for lithium ion battery using the same
JP2015111550A (en) 2013-11-08 2015-06-18 株式会社東芝 Production method of battery active material, battery active material, nonaqueous electrolyte battery and battery pack
JP2015135770A (en) 2014-01-17 2015-07-27 株式会社東芝 Negative electrode and non-aqueous electrolyte battery
JP2017059302A (en) 2015-09-14 2017-03-23 株式会社東芝 Electrode, nonaqueous electrolyte battery and battery pack

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010287496A (en) 2009-06-12 2010-12-24 Mitsubishi Chemicals Corp Negative electrode material for nonaqueous electrolyte secondary battery, negative electrode for nonaqueous electrolyte secondary battery, and nonaqueous electrolyte secondary battery using the same
US8962188B2 (en) * 2010-01-07 2015-02-24 Nanotek Instruments, Inc. Anode compositions for lithium secondary batteries
CA2810191C (en) 2010-07-30 2018-06-12 Board Of Regents, The University Of Texas System Niobium oxide compositions and methods for using same
JP2014153131A (en) 2013-02-06 2014-08-25 Furukawa Electric Co Ltd:The State of charge calculation device, state of charge calculation method and power supply system
JP6193184B2 (en) * 2013-07-08 2017-09-06 株式会社東芝 Negative electrode active material for nonaqueous electrolyte secondary battery, method for producing negative electrode active material for nonaqueous electrolyte secondary battery, nonaqueous electrolyte secondary battery, battery pack and vehicle
JP6369340B2 (en) 2015-01-28 2018-08-08 株式会社豊田自動織機 Power storage device and method for controlling power storage device
JP2016177974A (en) * 2015-03-19 2016-10-06 株式会社東芝 Electrode, non-aqueous electrolyte battery and battery pack
JP6659282B2 (en) * 2015-09-09 2020-03-04 株式会社東芝 Active material for battery, negative electrode, non-aqueous electrolyte battery, battery pack and car
JP6612804B2 (en) * 2017-03-22 2019-11-27 株式会社東芝 Active material, electrode, secondary battery, battery pack, and vehicle
JP6779820B2 (en) * 2017-03-24 2020-11-04 株式会社東芝 Electrodes, rechargeable batteries, battery packs and vehicles

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004319186A (en) 2003-04-14 2004-11-11 Sony Corp Non-aqueous electrolyte battery
JP2014019619A (en) 2012-07-20 2014-02-03 Ube Ind Ltd Fine carbon dispersion liquid and method of producing the same, and electrode paste and electrode for lithium ion battery using the same
JP2015111550A (en) 2013-11-08 2015-06-18 株式会社東芝 Production method of battery active material, battery active material, nonaqueous electrolyte battery and battery pack
JP2015135770A (en) 2014-01-17 2015-07-27 株式会社東芝 Negative electrode and non-aqueous electrolyte battery
JP2017059302A (en) 2015-09-14 2017-03-23 株式会社東芝 Electrode, nonaqueous electrolyte battery and battery pack

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